JP7030917B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L27/1222—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
- H01L27/1225—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer with semiconductor materials not belonging to the group IV of the periodic table, e.g. InGaZnO
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Description
、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に
、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、記憶装置、それらの駆動方法、
または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、
発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する
。
物は様々な用途に用いられており、例えば、よく知られた金属酸化物である酸化インジウ
ムは、液晶表示装置や発光装置などで透光性を有する画素電極に用いられている。半導体
特性を示す金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、
酸化亜鉛などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域に用い
るトランジスタが、既に知られている(特許文献1及び特許文献2)。
体装置の量産化に向けての大きな課題として、信頼性の向上がある。本発明の一態様は、
バックプレーンが酸化物半導体膜で作製された高い信頼性を有する半導体装置の提供を、
課題の1つとする。
れらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、
必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細
書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求
項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
縁膜と、上記第1の絶縁膜上において上記第1の導電膜と重なる酸化物半導体膜と、上記
酸化物半導体膜上の第2の絶縁膜と、上記第2の絶縁膜が有する開口部において上記酸化
物半導体膜に電気的に接続される一対の第2の導電膜と、を有し、上記第2の絶縁膜は、
上記酸化物半導体膜のうち、一対の上記第2の導電膜間においてキャリアが流れる領域と
、上記酸化物半導体膜の端部とに重なる。
第1の絶縁膜と、上記第1の絶縁膜上において上記第1の導電膜と重なる酸化物半導体膜
と、上記酸化物半導体膜上の第2の絶縁膜と、上記第2の絶縁膜が有する開口部において
上記酸化物半導体膜に電気的に接続される一対の第2の導電膜と、上記第2の絶縁膜及び
一対の上記第2の導電膜上の、酸化物を含む第3の絶縁膜と、上記第3の絶縁膜上の窒化
物を含む第4の絶縁膜と、を有し、上記第2の絶縁膜は、上記酸化物半導体膜のうち、一
対の上記第2の導電膜間においてキャリアが流れる領域と、上記酸化物半導体膜の端部と
に重なる。
第1の絶縁膜と、上記第1の絶縁膜上において上記第1の導電膜と重なる酸化物半導体膜
と、上記酸化物半導体膜上の第2の絶縁膜と、上記第2の絶縁膜が有する第1の開口部に
おいて上記酸化物半導体膜に電気的に接続される一対の第2の導電膜と、上記第2の絶縁
膜及び一対の上記第2の導電膜上の、酸化物を含む第3の絶縁膜と、上記第3の絶縁膜上
の窒化物を含む第4の絶縁膜と、上記第4の絶縁膜上において上記酸化物半導体膜と重な
る第3の導電膜と、を有し、上記第2の絶縁膜は、上記酸化物半導体膜のうち、一対の上
記第2の導電膜間においてキャリアが流れる領域と、上記酸化物半導体膜の端部とに重な
り、上記第3の導電膜は、上記第1の絶縁膜乃至上記第4の絶縁膜が有する第2の開口部
において上記第1の導電膜に電気的に接続されており、一対の上記第2の導電膜が位置す
る領域とは異なる領域において、上記酸化物半導体膜の端部が、上記第1の絶縁膜乃至上
記第4の絶縁膜を介して、上記第3の導電膜と重なる。
Znを含んでいても良い。
であっても良い。
る半導体装置を提供することができる。
れらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、
必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書
、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項
などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び
詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明
は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのド
レインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に接続された
ドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。
図1に、本発明の一態様にかかる半導体装置が有する、トランジスタ10の具体的な構成
例を示す。図1(A)には、トランジスタ10の上面図を示す。なお、図1(A)では、
トランジスタ10のレイアウトを明確にするために、ゲート絶縁膜などの各種の絶縁膜を
省略している。また、図1(A)に示した上面図の、破線Y1-Y2における断面図を図
1(B)に示し、破線X1-X2における断面図を図1(C)に示す。
しての機能を有する導電膜12と、ゲート絶縁膜としての機能を有し、なおかつ導電膜1
2上に位置する絶縁膜13と、絶縁膜13上において導電膜12と重なる酸化物半導体膜
14と、酸化物半導体膜14上の絶縁膜15と、ソース電極またはドレイン電極としての
機能を有し、なおかつ、絶縁膜15が有する開口部23及び開口部24において酸化物半
導体膜14にそれぞれ電気的に接続される導電膜16及び導電膜17と、を有する。なお
、図1では、絶縁膜15が順に積層された絶縁膜15a及び絶縁膜15bで構成されてい
る場合を例示している。
てキャリアが流れる領域18と、酸化物半導体膜14の端部19とに重なる。なお、図1
では、酸化物半導体膜14の端部19の全てが絶縁膜15と重なる場合を例示しているが
、酸化物半導体膜14の端部19の一部が、絶縁膜15と重なっていても良い。
るためのエッチングなどにより、導電膜16及び導電膜17に含まれる金属が酸化物半導
体膜14に混入するのを防ぐことができる。よって、不純物に起因するトランジスタ10
の電気的特性の低下を抑制し、信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
21が、順に積層するように設けられている。トランジスタ10は、絶縁膜20及び絶縁
膜21をその構成要素に含んでいても良い。なお、図1では、多層の絶縁膜20及び単層
の絶縁膜21を例示しているが、絶縁膜20が、単層の絶縁膜または積層された3層以上
の絶縁膜で構成されていても良い。また、絶縁膜21が、積層された2層以上の絶縁膜で
構成されていても良い。
給する能力の高い絶縁膜、例えば、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁性を有する酸
化膜(以下、酸化物絶縁膜と呼ぶ)を用いることができる。また、絶縁膜21として、絶
縁膜20に比べて、酸素、水素、水等をブロッキングする能力の高い絶縁膜を用いること
ができる。絶縁膜15及び絶縁膜20を間に挟んで、絶縁膜21を酸化物半導体膜14と
重ねることで、絶縁膜15または絶縁膜20から放出される酸素を、酸化物半導体膜14
に効率よく供給することができる。また、絶縁膜21を酸化物半導体膜14と重ねること
で、外部から酸化物半導体膜14への水素、水等の混入を防ぐことができる。
素、水素、水等をブロッキングする能力に加えて、アルカリ金属、アルカリ土類金属をブ
ロッキングする能力を有する。上記窒化物絶縁膜には、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒
化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜等、を用いることができる。上記窒化物絶縁
膜を絶縁膜21として用いることで、水素、水等のみならず、アルカリ金属、アルカリ土
類金属が、外部から酸化物半導体膜14に混入するのを防ぐことができる。
して用いても良い。酸素、水素、水等をブロッキングする能力を有する酸化物絶縁膜とし
ては、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸
化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等が挙げ
られる。
ンジスタ10の電気的特性の低下をより抑制し、さらに信頼性の高い半導体装置を提供す
ることが可能となる。
素欠損が低減されることにより高純度化された酸化物半導体(purified Oxi
de Semiconductor)は、キャリア発生源が少ないため、i型(真性半導
体)又はi型に限りなく近くすることができる。そのため、高純度化された酸化物半導体
膜にチャネル形成領域を有するトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、信頼性が高い
。そして、当該酸化物半導体膜にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、閾値電
圧がプラスとなる電気的特性(ノーマリーオフ特性ともいう。)になりやすい。
フ電流が小さいことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が1×1
06μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧
(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナ
ライザの測定限界以下、すなわち1×10-13A以下という特性を得ることができる。
この場合、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は、100zA/μm以下で
あることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入または
容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定
を行った。当該測定では、高純度化された酸化物半導体膜を上記トランジスタのチャネル
形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ
電流を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が3Vの
場合に、数十yA/μmという、さらに小さいオフ電流が得られることが分かった。従っ
て、高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、オフ電
流が、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく小さい。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置が有する、トランジスタ10の別の構成例を
図2に示す。図2(A)には、トランジスタ10の上面図を示す。なお、図2(A)では
、トランジスタ10のレイアウトを明確にするために、ゲート絶縁膜などの各種の絶縁膜
を省略している。また、図2(A)に示した上面図の、破線Y1-Y2における断面図を
図2(B)に示し、破線X1-X2における断面図を図2(C)に示す。
る基板11上に、ゲート電極としての機能を有する導電膜12と、ゲート絶縁膜としての
機能を有し、なおかつ導電膜12上に位置する絶縁膜13と、絶縁膜13上において導電
膜12と重なる酸化物半導体膜14と、酸化物半導体膜14上の絶縁膜15と、ソース電
極またはドレイン電極としての機能を有し、なおかつ、絶縁膜15が有する開口部23及
び開口部24において酸化物半導体膜14にそれぞれ電気的に接続される導電膜16及び
導電膜17と、を有する。
15が、酸化物半導体膜14のうち、導電膜16及び導電膜17間においてキャリアが流
れる領域18と、酸化物半導体膜14の端部19とに重なる。なお、図2では、酸化物半
導体膜14の端部19の全てが絶縁膜15と重なる場合を例示しているが、酸化物半導体
膜14の端部19の一部が、絶縁膜15と重なっていても良い。
るためのエッチングなどにより、導電膜16及び導電膜17に含まれる金属が酸化物半導
体膜14に混入するのを防ぐことができる。また、領域18及び端部19が絶縁膜15と
重なることで、導電膜16及び導電膜17を形成する際のエッチングで、領域18及び端
部19がプラズマに曝されるのを防ぐことができる。これにより、領域18及び端部19
から酸素が脱離して酸素欠損が形成されるのを防ぐことができる。或いは、領域18及び
端部19から、酸素が脱離しやすく、酸素欠損が形成されやすい状態になることを防ぐこ
とができる。よって、不純物に起因するトランジスタ10の電気的特性の低下を抑制し、
信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
21が、順に積層するように設けられている。絶縁膜15及び絶縁膜20として、絶縁膜
21に比べて、酸化物半導体膜14に酸素を供給する能力の高い絶縁膜を用いることがで
きる。また、絶縁膜21として、絶縁膜20に比べて、酸素、水素、水等をブロッキング
する能力の高い絶縁膜を用いることができる。上記構成により、トランジスタ10の電気
的特性の低下をより抑制し、さらに信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる
。
、図1に示すトランジスタ10と構成が異なる。導電膜22は、絶縁膜21上において酸
化物半導体膜14と重なる位置に設けられている。また、導電膜22は、導電膜12と電
気的に接続されている。具体的に、図2では、絶縁膜13、絶縁膜15、絶縁膜20、及
び絶縁膜21に設けられた開口部25において、導電膜22と導電膜12とが電気的に接
続されている。
膜17とは重ならない端部、言い換えると、導電膜16及び導電膜17が位置する領域と
は異なる領域に位置する端部と、導電膜12及び導電膜22とが、重なる構成を有する。
酸化物半導体膜14の端部は、当該端部を形成するためのエッチングでプラズマに曝され
るときに、エッチングガスから生じた塩素ラジカル、フッ素ラジカル等が、酸化物半導体
を構成する金属元素と結合しやすい。よって、酸化物半導体膜14の端部では、当該金属
元素と結合していた酸素が脱離しやすい状態にあるため、酸素欠損が形成され、n型化し
やすいと考えられる。しかし、図2に示すトランジスタ10では、導電膜16及び導電膜
17とは重ならない酸化物半導体膜14の端部と、導電膜12及び導電膜22とが重なる
ため、導電膜12及び導電膜22の電位を制御することにより、当該端部にかかる電界を
制御することができる。よって、酸化物半導体膜14の端部を介して導電膜16と導電膜
17の間に流れる電流を、導電膜12及び導電膜22に与える電位によって制御すること
ができる。このようなトランジスタ10の構造を、Surrounded Channe
l(S-Channel)構造とよぶ。
に与えたときは、当該端部を介して導電膜16と導電膜17の間に流れるオフ電流を小さ
く抑えることができる。そのため、トランジスタ10では、大きなオン電流を得るために
チャネル長を短くし、その結果、酸化物半導体膜14の端部における導電膜16と導電膜
17の間の長さが短くなっても、トランジスタ10のオフ電流を小さく抑えることができ
る。よって、トランジスタ10は、チャネル長を短くすることで、導通状態のときには大
きいオン電流を得ることができ、非導通状態のときにはオフ電流を小さく抑えることがで
きる。また、トランジスタ10が導通状態となるような電位を導電膜12及び導電膜22
に与えたときは、酸化物半導体膜14の端部19と、導電膜12及び導電膜22とが重な
ることで、酸化物半導体膜14においてキャリアの流れる領域18が、絶縁膜15に近い
酸化物半導体膜14の界面近傍のみでなく、酸化物半導体膜14の広い範囲に及ぶため、
トランジスタ10におけるキャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ10の
オン電流を大きくすると共に、電界効果移動度を高くすることができる。
膜16及び導電膜17間の、キャリアが最短距離で移動する方向における距離を意味する
。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置が有する、トランジスタ10の別の構成例を
図3に示す。図3(A)には、トランジスタ10の上面図を示す。なお、図3(A)では
、トランジスタ10のレイアウトを明確にするために、ゲート絶縁膜などの各種の絶縁膜
を省略している。また、図3(A)に示した上面図の、破線Y1-Y2における断面図を
図3(B)に示し、破線X1-X2における断面図を図3(C)に示す。
縁膜20が位置し、絶縁膜20が有する開口部23及び開口部24において、導電膜16
及び導電膜17が酸化物半導体膜14にそれぞれ電気的に接続されている点において、図
1に示すトランジスタ10と構成が異なる。
としての機能を有する導電膜12と、ゲート絶縁膜としての機能を有し、なおかつ導電膜
12上に位置する絶縁膜13と、絶縁膜13上において導電膜12と重なる酸化物半導体
膜14と、酸化物半導体膜14上の絶縁膜20と、ソースまたはドレインとしての機能を
有し、なおかつ、絶縁膜20が有する開口部23及び開口部24において酸化物半導体膜
14にそれぞれ電気的に接続される導電膜16及び導電膜17と、を有する。
電膜16及び導電膜17間においてキャリアが流れる領域18と、酸化物半導体膜14の
端部19と、に重なる。なお、図3では、酸化物半導体膜14の端部19の全てが絶縁膜
20と重なる場合を例示しているが、酸化物半導体膜14の端部19の一部が、絶縁膜2
0と重なっていても良い。
るためのエッチングなどにより、導電膜16及び導電膜17に含まれる金属が酸化物半導
体膜14に混入するのを防ぐことができる。また、領域18及び端部19が絶縁膜20と
重なることで、導電膜16及び導電膜17を形成する際のエッチングで、領域18及び端
部19がプラズマに曝されるのを防ぐことができる。それにより、領域18及び端部19
から酸素が脱離して酸素欠損が形成されるのを防ぐことができる。或いは、領域18及び
端部19が、酸素が脱離しやすく、酸素欠損が形成されやすい状態になることを防ぐこと
ができる。よって、不純物に起因するトランジスタ10の電気的特性の低下を抑制し、信
頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
ている。絶縁膜20として、絶縁膜21に比べて、酸化物半導体膜14に酸素を供給する
能力の高い絶縁膜を用いることができる。また、絶縁膜21として、絶縁膜20に比べて
、酸素、水素、水等をブロッキングする能力の高い絶縁膜を用いることができる。上記構
成により、トランジスタ10の電気的特性の低下をより抑制し、さらに信頼性の高い半導
体装置を提供することが可能となる。
タ10よりも作製工程数を少なく抑えることができる。
電膜16及び導電膜17との間に、金属酸化物膜が設けられていても良い。また、図3及
び図4に示すトランジスタ10は、酸化物半導体膜14と、絶縁膜20、導電膜16及び
導電膜17との間に、金属酸化物膜が設けられていても良い。
Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHfをInより高い原子数比で有することで、金属
酸化物膜のエネルギーギャップを大きく、電子親和力を小さくしうる。よって、酸化物半
導体膜14との電子親和力の差を元素Mの組成によって制御することが可能となる場合が
ある。また、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHfは、酸素との結
合力が強い金属元素であるため、これらの元素をInより高い原子数比で有することで、
酸素欠損が生じにくくなる。
よびMの原子数比率は、好ましくは、Inが50atomic%未満、Mが50atom
ic%以上、さらに好ましくは、Inが25atomic%未満、Mが75atomic
%以上とする。
a、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)の場合、酸化物半導体膜14と比較
して、金属酸化物膜に含まれるM(Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Snまた
はHf)の原子数比が大きく、代表的には、酸化物半導体膜14に含まれる上記原子と比
較して、1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上高い原子数比で
ある。
a、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)の場合、酸化物半導体膜14をIn
:M:Zn=x1:y1:z1[原子数比]、金属酸化物膜をIn:M:Zn=x2:y
2:z2[原子数比]とすると、y2/x2がy1/x1よりも大きく、好ましくは、y
2/x2がy1/x1よりも1.5倍以上である。より好ましくは、y2/x2がy1/
x1よりも2倍以上大きく、さらに好ましくは、y2/x2がy1/x1よりも3倍以上
または4倍以上大きい。このとき、酸化物半導体膜14において、y1がx1以上である
と、酸化物半導体膜14を用いるトランジスタ10に安定した電気的特性を付与できるた
め好ましい。ただし、y1がx1の3倍以上になると、酸化物半導体膜14を用いるトラ
ンジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、y1はx1の3倍未満であると好まし
い。
e、Nd、SnまたはHf)の場合、酸化物半導体膜14を成膜するために用いるターゲ
ットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x1:y1:z1とすると、x1
/y1は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z1/y1は、1/3以
上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z1/y1を1以上6以
下とすることで、酸化物半導体膜14として後述のCAAC-OS膜が形成されやすくな
る。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:1:1、
In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2等がある。
e、Nd、SnまたはHf)の場合、金属酸化物膜を成膜するために用いるターゲットに
おいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x2:y2:z2とすると、x2/y2
<x1/y1であって、z2/y2は、1/3以上6以下、さらには1以上6以下である
ことが好ましい。また、インジウムに対するMの原子数比率を大きくすることで、金属酸
化物膜のエネルギーギャップを大きく、電子親和力を小さくすることが可能であるため、
y2/x2を3以上、または4以上とすることが好ましい。ターゲットの金属元素の原子
数比の代表例としては、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:4、I
n:M:Zn=1:3:5、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn=1:4:2
、In:M:Zn=1:4:4、In:M:Zn=1:4:5等がある。
d、SnまたはHf)の場合、Mとして2価の金属原子(例えば、亜鉛など)を含まない
構成とすることで、スピネル型の結晶構造を含有しない金属酸化物膜を形成することがで
きる。また、金属酸化物膜としては、例えば、In-Ga酸化物膜を用いることができる
。該In-Ga酸化物としては、例えば、In-Ga金属酸化物ターゲット(In:Ga
=7:93)を用いて、スパッタリング法により形成することができる。また、金属酸化
物膜を、DC放電を用いたスパッタリング法で成膜するためには、In:M=x:y[原
子数比]としたときに、y/(x+y)を0.96以下、好ましくは0.95以下、例え
ば0.93とするとよい。
原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置が有する、トランジスタ10の別の構成例を
図4に示す。図4(A)には、トランジスタ10の上面図を示す。なお、図4(A)では
、トランジスタ10のレイアウトを明確にするために、ゲート絶縁膜などの各種の絶縁膜
を省略している。また、図4(A)に示した上面図の、破線Y1-Y2における断面図を
図4(B)に示し、破線X1-X2における断面図を図4(C)に示す。
示すトランジスタ10と構成が異なる。導電膜22は、絶縁膜21上において酸化物半導
体膜14と重なる位置に設けられている。また、導電膜22は、導電膜12と電気的に接
続されている。具体的に、図4では、絶縁膜13、絶縁膜20、及び絶縁膜21に設けら
れた開口部25において、導電膜22と導電膜12とが電気的に接続されている。
チャネル長を短くし、その結果、酸化物半導体膜14の端部における導電膜16と導電膜
17の間の長さが短くなっても、トランジスタ10のオフ電流を小さく抑えることができ
る。また、酸化物半導体膜14におけるキャリアの移動量が増加するため、トランジスタ
10のオン電流を大きくすると共に、電界効果移動度を高くすることができる。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置の一例にかかる、表示装置の構成例について
説明する。
に選択するための、配線GL1乃至配線GLy(yは自然数)で示される配線GLと、選
択された画素30に画像信号を供給するための、配線SL1乃至配線SLx(xは自然数
)で示される配線SLとが、設けられている。配線GLへの信号の入力は、駆動回路72
により制御されている。配線SLへの画像信号の入力は、駆動回路73により制御されて
いる。複数の画素30は、配線GLの少なくとも一つと、配線SLの少なくとも一つとに
、それぞれ電気的に接続されている。
よって決めることができる。具体的に、図7(A)に示す画素部71の場合、x列×y行
の画素30がマトリクス状に配置されており、配線SL1乃至配線SLx、配線GL1乃
至配線GLyが、画素部71内に配置されている場合を例示している。
上に形成されている場合を例示しているが、駆動回路72及び駆動回路73は、画素部7
1と異なる基板上に形成されていても良い。
て示す。各画素30は、液晶素子74と、当該液晶素子74への画像信号の供給を制御す
るトランジスタ10Pと、液晶素子74の画素電極と共通電極間の電圧を保持するための
容量素子31とを有する。液晶素子74は、画素電極と、共通電極と、画素電極と共通電
極の間の電圧が印加される液晶材料を含んだ液晶層と、を有している。
御する。液晶素子74の共通電極には、所定の電位が与えられている。
B)では、トランジスタ10Pのゲートが、配線GL1から配線GLyのいずれか1つに
電気的に接続されている。トランジスタ10Pのソース及びドレインの一方は、配線SL
1から配線SLxのいずれか1つに電気的に接続され、トランジスタ10Pのソース及び
ドレインの他方は、液晶素子74の画素電極に電気的に接続されている。
まれる液晶分子の配向が変化し、透過率が変化する。よって、液晶素子74は、画素電極
に与えられる画像信号の電位によって、その透過率が制御されることで、階調を表示する
ことができる。そして、画素部71が有する複数の画素30のそれぞれにおいて、液晶素
子74の階調が画像情報を有する画像信号に従って調整されることで、画素部71に画像
が表示される。
して、一のトランジスタ10Pを用いる場合を例示している。しかし、一のスイッチとし
て機能する、複数のトランジスタを、画素30に用いていても良い。
0への入力を制御するスイッチとして用いるのが好ましい。トランジスタ10Pのオフ電
流が小さいと、トランジスタ10Pを介して電荷がリークするのを防ぐことができる。よ
って、液晶素子74及び容量素子31に与えられた画像信号の電位をより確実に保持する
ことができるので、1フレーム期間内において電荷のリークにより液晶素子74の透過率
が変化するのを防ぎ、それにより、表示する画像の質を向上させることができる。また、
トランジスタ10Pのオフ電流が小さい場合、トランジスタ10Pを介して電荷がリーク
するのを防ぐことができるため、静止画を表示する期間において、駆動回路72及び駆動
回路73への電源電位または信号の供給を停止しても良い。上記構成により、画素部71
への画像信号の書き込み回数を少なくし、表示装置の消費電力を低減させることができる
。
該トランジスタ10Pとして用いることが適している。
画素30は、画素30への画像信号の入力を制御するトランジスタ76と、発光素子79
と、画像信号に従って発光素子79に供給する電流値を制御するトランジスタ77と、画
像信号の電位を保持するための容量素子78と、を有する。
rganic Light Emitting Diode)などの、電流または電圧に
よって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、OLEDは、EL層と、
アノードと、カソードと、を少なくとも有している。EL層はアノードとカソードの間に
設けられた単層または複数の層で構成されており、これらの層の中に、発光性の物質を含
む発光層を少なくとも含んでいる。
たときに供給される電流により、エレクトロルミネッセンスが得られる。エレクトロルミ
ネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態
から基底状態に戻る際の発光(リン光)とが含まれる。
従ってその電位が制御される。アノードとカソードのうち、画像信号に従ってその電位が
制御される電極を画素電極とし、もう一方の電極を共通電極とする。発光素子79の共通
電極には、所定の電位が与えられており、発光素子79の輝度は、画素電極と共通電極間
の電位差によって定まる。よって、発光素子79は、画像信号の電位に従ってその輝度が
制御されることで、階調を表示することができる。そして、画素部が有する複数の画素3
0のそれぞれにおいて、発光素子79の階調が画像情報を有する画像信号に従って調整さ
れることで、画素部71に画像が表示される。
素子79の接続構成について説明する。
スまたはドレインの他方がトランジスタ77のゲートに電気的に接続されている。トラン
ジスタ76のゲートは、配線GLに電気的に接続されている。トランジスタ77は、ソー
スまたはドレインの一方が電源線VLに電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方
が発光素子79に電気的に接続されている。具体的に、トランジスタ77のソースまたは
ドレインの他方は、発光素子79のアノードとカソードのいずれか一方に電気的に接続さ
れている。発光素子79のアノードとカソードのいずれか他方には、所定の電位が与えら
れる。
ることができる。また、図1乃至図4に示したトランジスタ10は、図7(C)のトラン
ジスタ76またはトランジスタ77として用いることができる。
たが、本発明の一態様は、これに限定されない。
子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々な
素子を有することが出来る。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置の一例としては
、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL
素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど
)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電
子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレ
イ(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示
素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャ
ッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェアレンス・モジュレー
ション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エ
レクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブ、な
ど、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒
体を有するものがある。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイな
どがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディ
スプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface-co
nduction Electron-emitter Display)などがある。
液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ
、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射
型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例
としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディ
スプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能
を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、
銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなど
の記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することが
できる。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置の一つである液晶表示装置を例に挙げて、画
素30の構成例について説明する。図5に、図1に示したトランジスタ10と共に基板1
1上に形成された画素30の上面図を、一例として示す。なお、図5では、画素30のレ
イアウトを明確にするために、各種の絶縁膜を省略している。また、図5に示す画素30
を有する素子基板を用いて形成された液晶表示装置の断面図を、図6に示す。図6は、図
5の破線A1-A2における断面図に相当する。
に、図6に示す画素30は、液晶素子74を有する。なお、図5及び図6では、図1に示
したトランジスタ10をトランジスタ10Pとして用いる場合を例示しているが、図2乃
至図4のいずれかに示すトランジスタ10を、トランジスタ10Pとして用いても良い。
線GLとしての機能を有する。また、導電膜17は、トランジスタ10Pのソースまたは
ドレインとしての機能に加えて、図7(B)に示す配線SLとしての機能を有する。
視光に対して透光性を有する導電膜である。そして、金属酸化物膜32上には、金属酸化
物膜32に電気的に接続された導電膜33が設けられている、導電膜33は、金属酸化物
膜32に所定の電位を供給する配線としての機能を有する。
的に、絶縁膜15は開口部34を有し、絶縁膜20は開口部35を有する。そして、開口
部34及び開口部35の重なる領域において、絶縁膜21は金属酸化物膜32に接する。
物絶縁膜である絶縁膜21を形成することで、上記酸化物半導体膜の導電性を高めること
ができる。そして、導電性の高まった酸化物半導体膜を、金属酸化物膜32として用いる
ことができる。酸化物半導体膜の導電性が高まるのは、開口部35の形成時、または、絶
縁膜21の形成時に酸化物半導体膜中に酸素欠損が形成され、絶縁膜21から拡散してき
た水素が当該酸素欠損に結合することでドナーが生成されるためである。具体的に、金属
酸化物膜32の抵抗率は、代表的には1×10-3Ωcm以上1×104Ωcm未満、さ
らに好ましくは、抵抗率が1×10-3Ωcm以上1×10-1Ωcm未満であるとよい
。
物膜32において、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion M
ass Spectrometry)により得られる水素濃度は、8×1019atom
s/cm3以上、好ましくは1×1020atoms/cm3以上、より好ましくは5×
1020atoms/cm3以上である。酸化物半導体膜14において、二次イオン質量
分析法により得られる水素濃度は、5×1019atoms/cm3未満、好ましくは5
×1018atoms/cm3未満、好ましくは1×1018atoms/cm3以下、
より好ましくは5×1017atoms/cm3以下、さらに好ましくは1×1016a
toms/cm3以下である。
ミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜などを用いることができる。
ている。そして、絶縁膜20及び絶縁膜21上には、可視光に対して透光性を有し、画素
電極としての機能を有する導電膜37が設けられている。導電膜37は、開口部36にお
いて導電膜17に電気的に接続されている。また、導電膜37は、開口部34及び開口部
35の重なる領域において、金属酸化物膜32と重なっている。導電膜37と金属酸化物
膜32とが、絶縁膜21を間に挟んで重なる部分が、容量素子31として機能する。
膜として機能する絶縁膜21とが、可視光に対して透光性を有している。よって、容量素
子31は可視光に対して透光性を有することとなり、容量素子の可視光に対する透光性が
低い画素に比べて、画素30の開口率を高めることができる。そのため、高い画質を得る
ために必要な容量値を確保しつつ、パネル内における光の損失を小さく抑えて、表示装置
の消費電力を低減させることができる。
を遮る機能を有する遮蔽膜41と、特定の波長範囲の可視光を透過する着色層42とが、
設けられている。遮蔽膜41及び着色層42上には、樹脂膜43が設けられており、樹脂
膜43上には共通電極としての機能を有する導電膜44が設けられている。また、導電膜
44上には配向膜45が設けられている。
材料を含む液晶層46が設けられている。液晶素子74は、導電膜37、導電膜44、及
び液晶層46を有する。
)モードを用いる場合を例示したが、液晶の駆動方法としては、FFS(Fringe
Field Switching)モード、STN(Super Twisted Ne
matic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、MVA(
Multi-domain Vertical Alignment)モード、IPS(
In-Plane Switching)モード、OCB(Optically Com
pensated Birefringence)モード、ブルー相モード、TBA(T
ransverse Bend Alignment)モード、VA-IPSモード、E
CB(Electrically Controlled Birefringence
)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モー
ド、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)
モード、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crysta
l)モード、PNLC(Polymer Network Liquid Crysta
l)モード、ゲストホストモード、ASV(Advanced Super View)
モードなどを適用することも可能である。
ロピック液晶に分類される液晶材料を用いることができる。或いは、液晶層には、例えば
、ネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、または、ディスコチック液
晶に分類される液晶材料を用いることができる。或いは、液晶層には、例えば、強誘電性
液晶、または反強誘電性液晶に分類される液晶材料を用いることができる。或いは、液晶
層には、例えば、主鎖型高分子液晶、側鎖型高分子液晶、或いは、複合型高分子液晶など
の高分子液晶、または低分子液晶に分類される液晶材料を用いることができる。或いは、
液晶層には、例えば、高分子分散型液晶(PDLC)に分類される液晶材料を用いること
ができる。
の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転
移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、カイラ
ル剤や紫外線硬化樹脂を添加して温度範囲を改善する。ブルー相を示す液晶とカイラル剤
とを含む液晶組成物は、応答速度が1msec以下と短く、また、光学的等方性であるた
め配向処理が不要であり、視野角依存性が小さいため好ましい。
例示しているが、本発明の一態様にかかる液晶表示装置は、異なる色相の光を発する複数
の光源を順次点灯させることで、カラーの画像を表示する構成を有していてもよい。
次いで、図1に示すトランジスタ10のゲートとして機能する導電膜12と同じ層に位置
する導電膜50と、図1に示すトランジスタ10のソース電極またはドレイン電極として
機能する導電膜16及び導電膜17と同じ層に位置する導電膜51との、接続構成の一例
について説明する。
8では、トランジスタ10Dとして、図1に示すトランジスタ10を用いる場合を例示し
ている。
13及び絶縁膜15が、順に積層するように設けられている。そして、絶縁膜15上には
導電膜51が設けられている。絶縁膜15及び導電膜51上には、絶縁膜20及び絶縁膜
21が、順に積層するように設けられている。
は開口部52が設けられている。また、導電膜51上において、絶縁膜20及び絶縁膜2
1には開口部53が設けられている。そして、開口部52及び開口部53において、導電
膜50及び導電膜51にそれぞれ電気的に接続するように、絶縁膜21上に導電膜54が
設けられている。よって、導電膜54は、図5及び図6で示した画素30が有する導電膜
37と、同じ層に設けられる。導電膜37及び導電膜54は、一の導電膜をエッチングす
ることで形成することができる。
、上記開口部と重なる領域において、絶縁膜13及び絶縁膜21に開口部を形成すること
で、開口部52を形成する場合を例示している。本発明の一態様では、絶縁膜13、絶縁
膜15、絶縁膜20及び絶縁膜21に、一のマスクを用いたエッチングにより開口部52
が形成されていてもよい。ただし、図8に示すトランジスタ10Dと、電気的に接続され
た導電膜50及び導電膜51とを、図5及び図6に示した画素30と同一の基板11上に
形成する場合、図5及び図6に示す開口部36と、図8に示す開口部52とでは、エッチ
ングにより除去する絶縁膜のトータルの膜厚に、大きな差を有することとなる。そのため
、一のマスクで開口部36と開口部52とを共に形成する場合、導電膜17が開口部36
において部分的にエッチングされ過ぎる、或いはエッチングが足りずに開口部52におい
て導電膜50が露出されないなどの不具合が生じる恐れがある。しかし、図8に示す断面
図の構造が得られるように、絶縁膜15及び絶縁膜20に開口部を形成した後、絶縁膜2
1を形成し、上記開口部と重なる領域において、絶縁膜13及び絶縁膜21に開口部を形
成することで、開口部52を形成する場合、一のマスクで上記開口部36と開口部52と
を共に形成しても、開口部36と開口部52とでエッチングにより除去する絶縁膜の膜厚
に差が生じにくい。よって、上述したような不具合が生じにくく、歩留りを高めることが
できる。
す導電膜22は、導電膜54と同じ層に形成することができる。よって、導電膜22及び
導電膜54は、一の導電膜をエッチングすることで形成することができる。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置の一つである液晶表示装置を例に挙げて、画
素の別の構成例について説明する。図9に、画素における素子基板の断面図を、一例とし
て示す。
では、図3に示したトランジスタ10をトランジスタ10Pとして用いる場合を例示して
いる。
は、可視光に対して透光性を有する導電膜である。また、絶縁膜20は、金属酸化物膜3
2上において開口部55を有する。そして、開口部55において、絶縁膜21は金属酸化
物膜32に接する。
、絶縁膜21上には、可視光に対して透光性を有し、画素電極としての機能を有する導電
膜37が設けられている。導電膜37は、開口部36において導電膜17に電気的に接続
されている。また、導電膜37は、開口部55において、金属酸化物膜32と重なってい
る。導電膜37と金属酸化物膜32とが、絶縁膜21を間に挟んで重なる部分が、容量素
子31として機能する。
膜として機能する絶縁膜21とが、可視光に対して透光性を有している。よって、容量素
子31は可視光に対して透光性を有することとなり、容量素子の可視光に対する透光性が
低い画素に比べて、画素の開口率を高めることができる。そのため、高い画質を得るため
に必要な容量値を確保しつつ、パネル内における光の損失を小さく抑えて、表示装置の消
費電力を低減させることができる。
する導電膜50と、図3に示すトランジスタ10のソース電極またはドレイン電極として
機能する導電膜16及び導電膜17と同じ層に位置する導電膜51との、接続構成の一例
について説明する。
す。図9(B)では、トランジスタ10Dとして、図3に示すトランジスタ10を用いる
場合を例示している。
絶縁膜13及び絶縁膜20が、順に積層するように設けられている。そして、絶縁膜20
上には導電膜51が設けられている。絶縁膜20及び導電膜51上には、絶縁膜21が設
けられている。
2が設けられている。また、導電膜51上において、絶縁膜21には開口部53が設けら
れている。そして、開口部52及び開口部53において、導電膜50及び導電膜51にそ
れぞれ電気的に接続するように、絶縁膜21上に導電膜54が設けられている。よって、
導電膜54は、図9(A)の導電膜37と、同じ層に設けられる。導電膜37及び導電膜
54は、一の導電膜をエッチングすることで形成することができる。
形成し、上記開口部と重なる領域において、絶縁膜21に開口部を形成することで、開口
部52を形成する場合を例示している。本発明の一態様では、絶縁膜13、絶縁膜20、
絶縁膜21に、一のマスクを用いたエッチングにより開口部52が形成されていてもよい
。ただし、図9(B)に示すトランジスタ10Dと、電気的に接続された導電膜50及び
導電膜51とを、図9(A)に示した画素と同一の基板11上に形成する場合、図9(A
)に示す開口部36と、図9(B)に示す開口部52とでは、エッチングにより除去する
絶縁膜のトータルの膜厚に、大きな差を有することとなる。そのため、一のマスクで開口
部36と開口部52とを共に形成する場合、導電膜17が開口部36において部分的にエ
ッチングされ過ぎる、或いはエッチングが足りずに開口部52において導電膜50が露出
されないなどの不具合が生じる恐れがある。しかし、図9(B)に示す断面図の構造が得
られるように、絶縁膜13及び絶縁膜20に開口部を形成した後、絶縁膜21を形成し、
上記開口部と重なる領域において、絶縁膜21に開口部を形成することで、開口部52を
形成する場合、一のマスクで上記開口部36と開口部52とを共に形成しても、開口部3
6と開口部52とでエッチングにより除去する絶縁膜の膜厚に差が生じにくい。よって、
上述したような不具合が生じにくく、歩留りを高めることができる。
す導電膜22は、導電膜54と同じ層に形成することができる。よって、導電膜22及び
導電膜54は、一の導電膜をエッチングすることで形成することができる。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置の作製方法の一例について、図10乃至図1
4を用いて説明する。
等により形状を加工(パターニング)することで、導電膜12A及び導電膜12Bを形成
する。
、例えば、ガラス基板、石英基板、セラミック基板、サファイア基板等が用いられる。
ッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、ルテニウム、銀、タンタル及び
タングステンを一種以上含む導電性材料でなる膜を1層または2層以上積層させて用いる
とよい。例えば、導電膜12A及び導電膜12Bとして、窒化タングステン膜上に銅膜を
積層した導電膜や、単層のタングステン膜を用いることができる。本作製方法では、導電
膜12A及び導電膜12Bとして、膜厚10nmのチタン膜と、膜厚200nmの銅膜と
を、下から順に積層することで得られる導電膜を用いるものとする。
膜13を形成した後、絶縁膜13上に酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及
び酸化物半導体膜32aを形成する。なお、酸化物半導体膜14Aは導電膜12Aと重な
る位置に形成され、酸化物半導体膜14Bは導電膜12Bと重なる位置に形成される。
窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジ
ルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム及び酸化タンタルを一種以上
含む絶縁膜を、単層で、または積層させて用いればよい。
多い材料を指し、窒化酸化物は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を
指す。
膜とした多層膜とすればよい。2層目の酸化珪素膜は酸化窒化珪素膜にすることができる
。また、1層目の窒化珪素膜を窒化酸化珪素膜とすることができる。本作製方法では、膜
厚400nmの窒化珪素膜と、膜厚50nmの酸化窒化珪素膜とを順に積層させて、絶縁
膜13として用いる。
ン共鳴(ESR:Electron Spin Resonance)にてg値が2.0
01の信号に由来するスピンのスピン密度が3×1017spins/cm3以下、好ま
しくは5×1016spins/cm3以下である酸化珪素膜を用いる。酸化珪素膜は、
過剰に酸素を有する酸化珪素膜を用いると好ましい。窒化珪素膜は水素及びアンモニアの
放出量が少ない窒化珪素膜を用いる。水素、アンモニアの放出量は、TDS(Therm
al Desorption Spectroscopy:昇温脱離ガス分光法)分析に
て測定すればよい。
物半導体膜を用いることができる。酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14Bとして
用いる酸化物半導体膜に水素が多量に含まれると、酸化物半導体と結合することによって
、水素の一部がドナーとなり、キャリアである電子を生じてしまう。これにより、トラン
ジスタ10A及びトランジスタ10Bの閾値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。そ
のため、酸化物半導体膜の形成後において、脱水化処理(脱水素化処理)を行い酸化物半
導体膜から、水素、又は水分を除去して不純物が極力含まれないようにすることが好まし
い。
には、In-Ga酸化物、In-Zn酸化物、In-M-Zn酸化物(Mは、Ti、Ga
、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)がある。とくに、酸化物半導体膜14
A、酸化物半導体膜14Bとしては、In-M-Zn酸化物(Mは、Ti、Ga、Y、Z
r、La、Ce、Nd、SnまたはHf)を用いると好ましい。
Zn酸化物(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHf)の場合
、In-M-Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の
原子数比は、In≧M、Zn≧Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングタ
ーゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=
1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2が好ましい。なお、成膜される酸化物半導
体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32aの原子数比はそれぞれ、
誤差として上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイ
ナス40%の変動を含む。
-M-Zn酸化物であるとき、Zn及びOを除いてのInとMの原子数比率は、好ましく
はInが25atomic%以上、Mが75atomic%未満、さらに好ましくはIn
が34atomic%以上、Mが66atomic%未満とする。
上、好ましくは2.5eV以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネル
ギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタ10A及びトランジスタ
10Bのオフ電流を低減することができる。
は、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下、さらに好ましく
は3nm以上50nm以下とする。
は、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いる。例えば、酸化物半導体膜14は、キャ
リア密度が1×1017個/cm3以下、好ましくは1×1015個/cm3以下、さら
に好ましくは1×1013個/cm3以下、より好ましくは1×1011個/cm3以下
、特に好ましくは1×1010/cm3以下であり、1×10-9/cm3以上とする。
成されるターゲットを用いて形成された、膜厚35nmのIn-Ga-Zn酸化物半導体
膜を、酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32aとして
用いる。
素が減少してしまうことがある。よって、酸化物半導体膜への脱水化処理(脱水素化処理
)によって増加した酸素欠損を補填するため酸素を酸化物半導体膜に加える処理を行うこ
とが好ましい。このように、酸化物半導体膜は、脱水化処理(脱水素化処理)により、水
素または水分が除去され、加酸素化処理により酸素欠損を補填することによって、i型(
真性)化またはi型に限りなく近い酸化物半導体膜とすることができる。
び酸化物半導体膜32aを覆うように、絶縁膜13上に絶縁膜15a及び絶縁膜15bを
順に積層するように形成する。
が好ましい。絶縁膜15aを形成した後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波
電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜15bを連続的に形成することで、絶縁膜
15a、及び絶縁膜15bにおける界面の不純物濃度を低減することができると共に、絶
縁膜15bに含まれる酸素を酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに移動させ
ることが可能であり、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bの酸素欠損量を低
減することができる。
以下、さらに好ましくは200℃以上370℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入し
て処理室内における圧力を30Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは40Pa以上
200Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、絶
縁膜15aとして酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜を形成する。
とが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシ
ラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸
化窒素等がある。
とができる。また、絶縁膜15aを設けることで、後に形成する絶縁膜15bの形成工程
において、酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32aへ
のダメージ低減が可能である。
縁膜15aにおける水素の含有量を低減することが可能であると共に、絶縁膜15aに含
まれるダングリングボンドを低減することができる。絶縁膜15bから移動する酸素は、
絶縁膜15aに含まれるダングリングボンドによって捕獲される場合があるため、絶縁膜
15bに含まれる酸素を効率よく酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bへ移動
させ、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに含まれる酸素欠損を補填するこ
とが可能である。この結果、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに混入する
水素量を低減できると共に酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに含まれる酸
素欠損を低減させることが可能である。そのため、トランジスタ10A及びトランジスタ
10Bの閾値電圧のマイナスシフトを抑制することができると共に、トランジスタ10A
及びトランジスタ10Bのオフ電流を低減することができる。
cmの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を200Pa、基板温度を350℃と
し、27.12MHzの高周波電源を用いて100Wの高周波電力を平行平板電極に供給
したプラズマCVD法により、厚さ50nmの酸化窒化珪素膜を形成する。なお、プラズ
マCVD装置は電極面積が6000cm2である平行平板型のプラズマCVD装置であり
、供給した電力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると1.6×10-2W/
cm2である。当該条件により、酸素を透過する酸化窒化珪素膜を形成することができる
。
180℃以上260℃以下、さらに好ましくは180℃以上230℃以下に保持し、処理
室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を100Pa以上250Pa以下、さらに
好ましくは100Pa以上200Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に0.17W
/cm2以上0.5W/cm2以下、さらに好ましくは0.25W/cm2以上0.35
W/cm2以下の高周波電力を供給する条件により、酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜を
形成する。
を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、
原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜15b中における酸素含有量が化学量論的組成よりも
多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が弱
いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成よりも多くの酸素
を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶縁膜を形成することができる。また、
酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32a上に絶縁膜1
5aが設けられているため、絶縁膜15bの形成工程において、絶縁膜15aが酸化物半
導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32aの保護をする機能を有
する。この結果、酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜3
2aへのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波電力を用いて絶縁膜15bを形
成することができる。
ccmの一酸化二窒素を原料ガスとし、反応室の圧力を200Pa、基板温度を220℃
とし、27.12MHzの高周波電源を用いて1500Wの高周波電力を平行平板電極に
供給したプラズマCVD法により、厚さ200nmの酸化窒化珪素膜を形成する。なお、
プラズマCVD装置は電極面積が6000cm2である平行平板型のプラズマCVD装置
であり、供給した電力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると2.5×10-
1W/cm2である。
膜15a及び絶縁膜15bに、開口部23A及び開口部24Aを、酸化物半導体膜14B
と重なる位置において、絶縁膜15a及び絶縁膜15bに開口部23B及び開口部24B
を、それぞれ形成する。
て、オーバーエッチングにより酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bの一部が
エッチングされ、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに凹部が形成される場
合がある。なお、開口部23A及び開口部24Aと、開口部23B及び開口部24Bとは
、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、またはウェットエッチング法とドライエ
ッチング法を組み合わせたエッチング法にて形成することができる。
に、絶縁膜15b上に導電膜を形成した後、当該導電膜の形状をエッチング等により加工
することにより、酸化物半導体膜14Aに接する導電膜16A及び導電膜17Aと、酸化
物半導体膜14Bに接する導電膜16B及び導電膜17Bとを形成する(図12(A)参
照)。導電膜16A及び導電膜17Aと、導電膜16B及び導電膜17Bとは、導電膜1
2A及び導電膜12Bと同じ導電性材料を用いることができる。
させることで得られる導電膜を、導電膜16A及び導電膜17Aと、導電膜16B及び導
電膜17Bとして用いる。
び導電膜17Bとを覆うように、絶縁膜15b上に、絶縁膜20a、絶縁層20bを形成
する。
る。また、絶縁層20bは絶縁膜15bと同様の材料及び同様の作製方法を用いて、形成
することができる。
cmの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を200Pa、基板温度を350℃と
し、27.12MHzの高周波電源を用いて100Wの高周波電力を平行平板電極に供給
したプラズマCVD法により、厚さ50nmの酸化窒化珪素膜を形成する。なお、プラズ
マCVD装置は電極面積が6000cm2である平行平板型のプラズマCVD装置であり
、供給した電力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると1.6×10-2W/
cm2である。当該条件により、酸素を透過する酸化窒化珪素膜を形成することができる
。また、絶縁膜20bとして、流量160sccmのシラン及び流量4000sccmの
一酸化二窒素を原料ガスとし、反応室の圧力を200Pa、基板温度を220℃とし、2
7.12MHzの高周波電源を用いて1500Wの高周波電力を平行平板電極に供給した
プラズマCVD法により、厚さ200nmの酸化窒化珪素膜を形成する。なお、プラズマ
CVD装置は電極面積が6000cm2である平行平板型のプラズマCVD装置であり、
供給した電力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると2.5×10-1W/c
m2である。
に含まれる酸素を酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに移動させ、酸化物半
導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bの酸素欠損を補填することが好ましい。なお、該
加熱処理は、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bの脱水素化または脱水化を
行う加熱処理として行えばよい。具体的に、本作製方法では、窒素及び酸素雰囲気下にお
いて、350℃、1時間の加熱処理を行う。
縁膜bを部分的にエッチングすることで、開口部60を形成する。開口部60において、
酸化物半導体膜32aは、一部または全てが露出する。
積層するように形成する。絶縁膜21は、開口部60において酸化物半導体膜32aと接
する。
素膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜などの窒化物絶縁膜を用いることが
できる。開口部60において酸化物半導体膜32aに接するように窒化物絶縁膜である絶
縁膜21を形成することで、酸化物半導体膜32aの導電性を高めることができる。導電
性が高められた酸化物半導体膜32aを、図13(B)では金属酸化物膜32として示す
。
mの窒素と、流量100sccmのアンモニアとを原料ガスとし、処理室の圧力を100
Pa、基板温度を350℃とし、27.12MHzの高周波電源を用いて1000W(電
力密度としては1.6×10-1W/cm2)の高周波電力を平行平板電極に供給したプ
ラズマCVD法により、厚さ100nmの窒化珪素膜を形成する。
が望ましい。具体的に、絶縁膜61として、例えば、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化
アルミニウムなどを用いることができる。
、画素の容量素子の誘電体膜としての機能を有する。絶縁膜21は、酸化珪素などの酸化
物絶縁膜に比べて、比誘電率が高く、内部応力が大きい傾向を有する。そのため、容量素
子の誘電体膜として絶縁膜61を用いずに絶縁膜21だけを用いる場合、絶縁膜21の膜
厚が小さいと容量素子の容量値が大きくなりすぎてしまい、画像信号の画素への書き込み
の速度を低消費電力にて高めることが難しくなる。逆に、絶縁膜21の膜厚が大きいと、
内部応力が大きくなりすぎて、トランジスタの閾値電圧がシフトするなど、半導体膜を用
いて形成される半導体素子の特性が悪化する恐れが生じる。また、絶縁膜21の内部応力
が大きくなりすぎると、絶縁膜21が基板11から剥離しやすくなり、歩留りの向上を妨
げる。一方、絶縁膜21よりも比誘電率の低い酸化珪素などの絶縁物を用いた絶縁膜61
を、絶縁膜21と共に、画素の容量素子の誘電体膜として用いる場合、誘電体膜の誘電率
を、絶縁膜21の膜厚を大きくすることなく所望の値に調整することができる。
を用いることができる。有機シランガスとしては、珪酸エチル(TEOS:化学式Si(
OC2H5)4)、テトラメチルシラン(TMS:化学式Si(CH3)4)、テトラメ
チルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(O
MCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエトキシシラン(SiH(OC
2H5)3)、トリスジメチルアミノシラン(SiH(N(CH3)2)3)などを用い
ることができる。
20nmの酸化珪素膜を用いる。
ることで、開口部36を形成する。開口部36において、導電膜17Bの少なくとも一部
が露出する。
により当該透明導電膜の形状を加工することで、導電膜22A及び導電膜37を形成する
。導電膜22Aは、酸化物半導体膜14Aを間に挟んで導電膜12Aと重なる位置に設け
られる。また、導電膜37は、開口部36において導電膜17Bに接続されている。
タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、
酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム
錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、酸化珪素を
添加したインジウム錫酸化物等を含む導電膜を用いることができる。
電膜を用いて、導電膜12A及び導電膜37を形成する。
ば、窒素雰囲気下において、250℃、1時間で行えばよい。
パッタリング法やPECVD法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱C
VD(Chemical Vapor Deposition)法により形成してもよい
。熱CVD法の例としてMOCVD(Metal Organic Chemical
Vapor Deposition)法やALD(Atomic Layer Depo
sition)法を用いても良い。
されることが無いという利点を有する。
たは減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を行
ってもよい。
次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい。
例えば、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切り替えて2種類以上
の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第1の原
料ガスと同時またはその後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、第
2の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスはキ
ャリアガスとなり、また、第2の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入してもよ
い。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した後
、第2の原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着して第1の層を
成膜し、後から導入される第2の原料ガスと反応して、第2の層が第1の層上に積層され
て薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り返
すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入順
序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、微
細なFETを作製する場合に適している。
半導体膜、金属酸化物膜などの様々な膜を形成することができ、例えば、In-Ga-Z
nO膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、及びジメチル
亜鉛を用いる。なお、トリメチルインジウムの化学式は、In(CH3)3である。また
、トリメチルガリウムの化学式は、Ga(CH3)3である。また、ジメチル亜鉛の化学
式は、Zn(CH3)2である。また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチルガ
リウムに代えてトリエチルガリウム(化学式Ga(C2H5)3)を用いることもでき、
ジメチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛(化学式Zn(C2H5)2)を用いることもできる
。
ハフニウム前駆体化合物を含む液体(ハフニウムアルコキシド溶液、代表的にはテトラキ
スジメチルアミドハフニウム(TDMAH))を気化させた原料ガスと、酸化剤としてオ
ゾン(O3)の2種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハフニウムの化
学式はHf[N(CH3)2]4である。また、他の材料液としては、テトラキス(エチ
ルメチルアミド)ハフニウムなどがある。
とアルミニウム前駆体化合物を含む液体(トリメチルアルミニウム(TMA)など)を気
化させた原料ガスと、酸化剤としてH2Oの2種類のガスを用いる。なお、トリメチルア
ルミニウムの化学式はAl(CH3)3である。また、他の材料液としては、トリス(ジ
メチルアミド)アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス(2,
2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート)などがある。
ロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス(O2
、一酸化二窒素)のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
スとB2H6ガスを順次繰り返し導入して初期タングステン膜を形成し、その後、WF6
ガスとH2ガスを同時に導入してタングステン膜を形成する。なお、B2H6ガスに代え
てSiH4ガスを用いてもよい。
を成膜する場合には、In(CH3)3ガスとO3ガスを順次繰り返し導入してIn-O
層を形成し、その後、Ga(CH3)3ガスとO3ガスを同時に導入してGaO層を形成
し、更にその後Zn(CH3)2とO3ガスを同時に導入してZnO層を形成する。なお
、これらの層の順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてIn-Ga-O層
やIn-Zn-O層、Ga-Zn-O層などの混合化合物層を形成しても良い。なお、O
3ガスに変えてAr等の不活性ガスでバブリングして得られたH2Oガスを用いても良い
が、Hを含まないO3ガスを用いる方が好ましい。また、In(CH3)3ガスにかえて
、In(C2H5)3ガスを用いても良い。また、Ga(CH3)3ガスにかえて、Ga
(C2H5)3ガスを用いても良い。また、In(CH3)3ガスにかえて、In(C2
H5)3ガスを用いても良い。また、Zn(CH3)2ガスを用いても良い。
き、その表面には、ラビングなどの、液晶分子を一定方向に配列させるための配向処理が
施されている。ラビングは、配向膜に接するように、ナイロンなどの布を巻いたローラー
を回転させて、上記配向膜の表面を一定方向に擦ることで、行うことができる。なお、酸
化珪素などの無機材料を用い、配向処理を施すことなく、蒸着法で配向特性を有する配向
膜を直接形成することも可能である。
46を封入すれば、液晶表示装置のパネルを形成することができる。液晶層46を形成す
るために行われる液晶の注入は、ディスペンサ式(滴下式)を用いても良いし、ディップ
式(汲み上げ式)を用いていても良い。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置の作製方法の別の一例について、図10と、
図15乃至図17とを用いて説明する。
示すように、酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32a
を覆うように、絶縁膜13上に絶縁膜20a及び絶縁膜20bを、順に積層するように形
成する。
が好ましい。絶縁膜20aを形成した後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高周波
電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜20bを連続的に形成することで、絶縁膜
20a、及び絶縁膜20bにおける界面の不純物濃度を低減することができると共に、絶
縁膜20bに含まれる酸素を酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに移動させ
ることが可能であり、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bの酸素欠損量を低
減することができる。
以下、さらに好ましくは200℃以上370℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入し
て処理室内における圧力を30Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは40Pa以上
200Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、絶
縁膜20aとして酸化珪素膜または酸化窒化珪素膜を形成する。
とが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシ
ラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸
化窒素等がある。
とができる。また、絶縁膜20aを設けることで、後に形成する絶縁膜20bの形成工程
において、酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32aへ
のダメージ低減が可能である。
縁膜20aにおける水素の含有量を低減することが可能であると共に、絶縁膜20aに含
まれるダングリングボンドを低減することができる。絶縁膜20bから移動する酸素は、
絶縁膜20aに含まれるダングリングボンドによって捕獲される場合があるため、絶縁膜
20bに含まれる酸素を効率よく酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bへ移動
させ、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに含まれる酸素欠損を補填するこ
とが可能である。この結果、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに混入する
水素量を低減できると共に酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに含まれる酸
素欠損を低減させることが可能である。そのため、トランジスタ10A及びトランジスタ
10Bの閾値電圧のマイナスシフトを抑制することができると共に、トランジスタ10A
及びトランジスタ10Bのオフ電流を低減することができる。
cmの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を200Pa、基板温度を350℃と
し、27.12MHzの高周波電源を用いて100Wの高周波電力を平行平板電極に供給
したプラズマCVD法により、厚さ50nmの酸化窒化珪素膜を形成する。なお、プラズ
マCVD装置は電極面積が6000cm2である平行平板型のプラズマCVD装置であり
、供給した電力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると1.6×10-2W/
cm2である。当該条件により、酸素を透過する酸化窒化珪素膜を形成することができる
。
基板を180℃以上260℃以下、さらに好ましくは180℃以上230℃以下に保持し
、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を100Pa以上250Pa以下、
さらに好ましくは100Pa以上200Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に0.
17W/cm2以上0.5W/cm2以下、さらに好ましくは0.25W/cm2以上0
.35W/cm2以下の高周波電力を供給する条件により、酸化珪素膜または酸化窒化珪
素膜を形成する。
を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、
原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜20b中における酸素含有量が化学量論的組成よりも
多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が弱
いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素より
も多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離し、酸化物絶縁膜を形成することがで
きる。また、酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32a
上に絶縁膜20aが設けられているため、絶縁膜20bの形成工程において、絶縁膜20
aが酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32aの保護を
する機能を有する。この結果、酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜14B、及び酸化
物半導体膜32aへのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波電力を用いて絶縁
膜20bを形成することができる。
cmの一酸化二窒素を原料ガスとし、処理室の圧力を200Pa、基板温度を220℃と
し、27.12MHzの高周波電源を用いて1500Wの高周波電力を平行平板電極に供
給したプラズマCVD法により、厚さ400nmの酸化窒化珪素膜を形成する。なお、プ
ラズマCVD装置は電極面積が6000cm2である平行平板型のプラズマCVD装置で
あり、供給した電力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると2.5×10-1
W/cm2である。
に含まれる酸素を酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bに移動させ、酸化物半
導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bの酸素欠損を補填することが好ましい。なお、該
加熱処理は、酸化物半導体膜14A及び酸化物半導体膜14Bの脱水素化または脱水化を
行う加熱処理として行えばよい。具体的に、本作製方法では、窒素及び酸素雰囲気下にお
いて、350℃、1時間の加熱処理を行う。
膜20a及び絶縁膜20bに開口部23A及び開口部24Aを、酸化物半導体膜14Bと
重なる位置において、絶縁膜20a及び絶縁膜20bに開口部23B及び開口部24Bを
、酸化物半導体膜32aと重なる位置において、絶縁膜20a及び絶縁膜20bに開口部
60を、それぞれ形成する。
の形成時において、オーバーエッチングにより酸化物半導体膜14A、酸化物半導体膜1
4B、及び酸化物半導体膜32aの一部がエッチングされ、酸化物半導体膜14A、酸化
物半導体膜14B、及び酸化物半導体膜32aに凹部が形成される場合がある。なお、開
口部23A及び開口部24Aと、開口部23B及び開口部24Bと、開口部60とは、ウ
ェットエッチング法、ドライエッチング法、またはウェットエッチング法とドライエッチ
ング法を組み合わせたエッチング法にて形成することができる。
0を覆うように、絶縁膜20a及び絶縁膜20b上に導電膜を形成した後、当該導電膜の
形状をエッチング等により加工することにより、酸化物半導体膜14Aに接する導電膜1
6A及び導電膜17Aと、酸化物半導体膜14Bに接する導電膜16B及び導電膜17B
とを形成する(図16(A)参照)。導電膜16A及び導電膜17Aと、導電膜16B及
び導電膜17Bとは、導電膜12A及び導電膜12Bと同じ導電性材料を用いることがで
きる。
び導電膜17Bと、開口部60とを覆うように、絶縁膜20a及び絶縁膜20b上に、絶
縁膜21及び絶縁膜61を順に積層するように形成する。絶縁膜21は、開口部60にお
いて酸化物半導体膜32aと接する。なお、絶縁膜21及び絶縁膜61に用いられる絶縁
膜の種類、膜厚、及び作製方法については、図10乃至図14を用いて説明した、上述の
作製方法を参照することができる。
を形成することで、酸化物半導体膜32aの導電性を高めることができる。導電性が高め
られた酸化物半導体膜32aを、図16(B)では金属酸化物膜32として示す。
ることで、開口部36を形成する。開口部36において、導電膜17Bの少なくとも一部
が露出する。
により当該透明導電膜の形状を加工することで、導電膜22A及び導電膜37を形成する
。導電膜22Aは、酸化物半導体膜14Aを間に挟んで導電膜12Aと重なる位置に設け
られる。また、導電膜37は、開口部36において導電膜17Bに接続されている。
び作製方法については、図10乃至図14を用いて説明した、上述の作製方法を参照する
ことができる。
、窒素雰囲気下において、250℃、1時間で行えばよい。
次いで、本発明の一態様にかかる半導体装置が有する順序回路の構成例を、図18に示す
。
1及び容量素子C2を有する。そして、図18では、トランジスタM1乃至トランジスタ
M15のうち、トランジスタM5乃至トランジスタM7以外の全てのトランジスタが、S
-Channel構造を有する場合を例示している。ただし、本発明の一態様では、トラ
ンジスタM1乃至トランジスタM15の全てがS-Channel構造を有していても良
い。或いは、トランジスタM1乃至トランジスタM15のうちのいずれか一つまたは複数
が、S-Channel構造を有していても良い。
、信号LINの与えられる配線に電気的に接続されている。トランジスタM3、トランジ
スタM5、トランジスタM7のソースまたはドレインの一方は、ハイレベルの電位VDD
が与えられる配線に電気的に接続されている。トランジスタM3のソースまたはドレイン
の他方は、トランジスタM15のソースまたはドレインの一方に電気的に接続されている
。トランジスタM10のソースまたはドレインは、一方がトランジスタM15のソースま
たはドレインの一方に電気的に接続され、他方がトランジスタM11のソースまたはドレ
インの一方に電気的に接続されている。
のソースまたはドレインの一方は、電位VSSが与えられる配線に電気的に接続されてい
る。トランジスタM10、トランジスタM11、トランジスタM14、トランジスタM2
のゲートは、トランジスタM6、トランジスタM7、トランジスタM8のソースまたはド
レインの一方と、トランジスタM12のソースまたはドレインの一方とに電気的に接続さ
れている。
。トランジスタM6のゲートは、信号CLK2の与えられる配線に電気的に接続されてい
る。トランジスタM5のソースまたはドレインの他方は、トランジスタM6のソースまた
はドレインの他方に電気的に接続されている。トランジスタM7のゲートは、信号RIN
の与えられる配線に電気的に接続されている。
ている。トランジスタM8のソースまたはドレインの他方は、電位VDDが与えられる配
線に電気的に接続されている。トランジスタM4のゲートは、電位VDDが与えられる配
線に電気的に接続されている。トランジスタM4のソースまたはドレインの一方は、トラ
ンジスタM3のソースまたはドレインの他方に電気的に接続されている。トランジスタM
4のソースまたはドレインの他方は、トランジスタM9のゲートに電気的に接続されてい
る。トランジスタM9のソースまたはドレインの一方は、信号CLK1の与えられる配線
に電気的に接続されている。トランジスタM9のソースまたはドレインの他方と、トラン
ジスタM14のソースまたはドレインの一方とは、信号SROUTの与えられる配線に電
気的に接続されている。
的に接続されている。トランジスタM15のゲートは、電位VDDが与えられる配線に電
気的に接続されている。トランジスタM1のソースまたはドレインの一方は、信号PWC
1の与えられる配線に電気的に接続されている。トランジスタM1のソースまたはドレイ
ンの他方と、トランジスタM2のソースまたはドレインの他方とは、信号OUTの与えら
れる配線に電気的に接続されている。
されており、他方がトランジスタM2のゲートに電気的に接続されている。容量素子C2
が有する一対の電極は、一方がトランジスタM15のソースまたはドレインの他方に電気
的に接続されており、他方が信号OUTの与えられる配線に電気的に接続されている。
たはトランジスタM8乃至トランジスタM15として用いることができる。また、図1ま
たは図3に示したトランジスタ10は、トランジスタM5乃至トランジスタM7として用
いることができる。
トレジスタを、一例として示す。図19に示すシフトレジスタは、y個の順序回路SR(
yは2以上の自然数)を有する。y個の順序回路SRは、それぞれ、図18に示した順序
回路SRと同じ構成を有する。
回路SRとy+2段目の順序回路SRとをさらに有する。y+1段目の順序回路SRとy
+2段目の順序回路SRは、トランジスタM7を有さない点において、図18に示す順序
回路SRと構成が異なる。すなわち、y+1段目の順序回路SRとy+2段目の順序回路
SRは、トランジスタM2が有するゲートへの、電位VDDの供給を信号RINに従って
制御する機能が設けられていない点において、図18に示す順序回路SRと構成が異なる
。
自然数)に接続された各配線の位置を、図20に模式的に示す。図18に示す順序回路S
Rの場合、配線T1は信号LINに対応し、配線T2は信号PWC1に対応し、配線T3
は信号CLK1に対応し、配線T4は信号CLK2に対応し、配線T5は信号CLK3に
対応し、配線T6は信号INI_RESに対応し、配線T7は信号SROUTに対応し、
配線T8は信号OUTに対応し、配線T9は信号RINに対応する。
1段目の順序回路SRの配線T7から出力される信号SROUTが、信号LINとして与
えられる。ただし、1段目の順序回路SRの配線T1には、スタートパルス信号SPの電
位が与えられる構成とする。
配線T5それぞれ与えられている場合を例示しているが、図19では、必ずしも図18に
示した順序回路SRの場合と同じく、配線T3乃至配線T5に信号CLK1乃至信号CL
K3がそれぞれ与えられるとは限らない。
至信号CLK3がそれぞれ与えられている。4m+2段目の順序回路SRでは、配線T3
乃至配線T5に、信号CLK2乃至信号CLK4がそれぞれ与えられている。4m+3段
目の順序回路SRでは、配線T3乃至配線T5に、信号CLK3、信号CLK4、及び信
号CLK1がそれぞれ与えられている。4m+4段目の順序回路SRでは、配線T3乃至
配線T5に、信号CLK4、信号CLK1、及び信号CLK2がそれぞれ与えられている
。ただし、mは、順序回路SRの総数がyであることを満たす、任意の整数とする。
7から出力される信号SROUTが、信号RINとして与えられる。ただし、最後の2段
に相当するy+1段目の順序回路SRとy+2段目の順序回路SRとには、信号RINは
与えられない。
次いで、本発明の一態様にかかる表示装置400の作製方法について、図21及び図22
を用いて説明する。
成する(図21(A)参照)。第1の素子層410には、半導体素子が設けられている。
或いは、第1の素子層410には、半導体素子に加え、表示素子、または画素電極などの
表示素子の一部が設けられていても良い。
がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を、基板4
62として用いてもよい。
ン膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜等の絶縁膜を形成すると、ガラス基
板からの汚染を防止でき、好ましい。
脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の有機樹脂膜を用いることができる。中で
もポリイミド樹脂を用いると耐熱性が高いため好ましい。絶縁膜420として、例えば、
ポリイミド樹脂を用いる場合、該ポリイミド樹脂の膜厚は、3nm以上20μm以下、好
ましくは500nm以上2μm以下である。絶縁膜420として、ポリイミド樹脂を用い
る場合、スピンコート法、ディップコート法、ドクターブレード法等により形成すること
ができる。例えば、絶縁膜420としてポリイミド樹脂を用いる場合、ドクターブレード
法により、当該ポリイミド樹脂を用いた膜の一部を除去することで、所望の厚さを有する
絶縁膜420を得ることができる。
と好ましい。例えば、第1の素子層410に含まれる、無機材料を用いた絶縁膜または導
電膜は、成膜温度が150℃以上300℃以下、さらには200℃以上270℃以下で形
成されることが好ましい。また、第1の素子層410に含まれる、有機樹脂材料を用いた
絶縁膜等は、成膜温度が室温以上100℃以下で形成されると好ましい。
AC-OSを用いることが好ましい。当該トランジスタの酸化物半導体膜にCAAC-O
Sを用いると、例えば、表示装置400を折り曲げる際に、チャネル形成領域にクラック
等が入りづらく、曲げに対する耐性を高めることが可能となる。
錫酸化物を用いると、表示装置400を折り曲げる際に、当該導電膜にクラック等が入り
づらくなるため、好ましい。
し、基板462から絶縁膜420と第1の素子層410を剥離する。これにより、絶縁膜
420と第1の素子層410は、仮支持基板466側に設けられる(図21(B)参照)
。
金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を
有するプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いてもよい
。
させることが可能であるもののように、必要時に仮支持基板466と第1の素子層410
とを化学的もしくは物理的に分離することが可能な接着剤を用いる。
、基板462の絶縁膜420が形成されていない側、すなわち図21(B)に示す下方側
より絶縁膜420にレーザ光468を照射することで、絶縁膜420を脆弱化させること
で基板462と絶縁膜420を剥離することができる。また、上記レーザ光468の照射
エネルギー密度を調整することで、基板462と絶縁膜420の密着性が高い領域と、基
板462と絶縁膜420の密着性が低い領域を作り分けてから剥離してもよい。
て例示したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜420と第1の素子層410との界
面で剥離してもよい。
0を剥離してもよい。または、絶縁膜420と第1の素子層410との界面に液体を浸透
させて絶縁膜420から第1の素子層410を剥離してもよい。上記液体としては、例え
ば、水、極性溶媒等を用いることができる。絶縁膜420を剥離する界面、具体的には基
板462と絶縁膜420との界面または絶縁膜420と第1の素子層410との界面に液
体を浸透させることによって、第1の素子層410に与えられる剥離に伴い発生する静電
気等の影響を抑制することができる。
C)参照)。
着剤464及び仮支持基板466を取り外す(図21(D)参照)。
除去すると好ましい。
05と、第2の基板405上の接着層412と、接着層412上の絶縁膜440と、第2
の素子層411と、を形成する(図22(A)参照)。
は有機樹脂を用いて形成することができる。
素子層410と第2の素子層411と、を貼り合わせる(図22(B)参照)。
ては、可撓性を有する構成が好ましい。封止層432としては、例えば、ガラスフリット
などのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂
、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
次いで、本発明の一態様にかかる表示装置400の別の作製方法について、図23を用い
て説明する。なお、図23では、絶縁膜420及び絶縁膜440として無機絶縁膜を用い
る構成について説明する。
形成し、絶縁膜420上に第1の素子層410を形成する(図23(A)参照)。
、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オス
ミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、該元素を含む合金材料、または該元
素を含む化合物材料を含み、単層または積層された構造を用いることができる。また、シ
リコンを含む層の場合、該シリコンを含む層の結晶構造としては、非晶質、微結晶、多結
晶、単結晶のいずれでもよい。
できる。なお、塗布法は、スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。
ブデンの混合物を含む層を形成することが好ましい。また、タングステンの酸化物もしく
は酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、またはタング
ステンとモリブデンの混合物の酸化物もしくは酸化窒化物を含む層を形成してもよい。な
お、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金
に相当する。
層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される
絶縁層を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を
含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸
化処理、酸素プラズマ処理、一酸化二窒素(N2O)プラズマ処理、オゾン水等の酸化力
の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。またプ
ラズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、一酸化二窒素単独、あるいは該ガスとその他のガ
スとの混合気体雰囲気下で行ってもよい。上記プラズマ処理や加熱処理により、剥離層4
63の表面状態を変えることにより、剥離層463と後に形成される絶縁膜420との密
着性を制御することが可能である。
、酸化アルミニウム膜などの透湿性の低い無機絶縁膜を用いることができる。上記無機絶
縁膜は、例えば、スパッタリング法、PECVD法等を用いて形成することができる。
し、剥離層463から絶縁膜420と第1の素子層410を剥離する。これにより、絶縁
膜420と第1の素子層410は、仮支持基板466側に設けられる(図23(B)参照
)。
、剥離層463と絶縁膜420との界面に金属酸化膜を含む層を形成した場合は、該金属
酸化膜を結晶化により脆弱化して、剥離層463から絶縁膜420を剥離することができ
る。また、剥離層463をタングステン膜で形成した場合は、アンモニア水と過酸化水素
水の混合溶液によりタングステン膜をエッチングしながら剥離を行ってもよい。
420を剥離してもよい。上記液体としては、例えば、水、極性溶媒等を用いることがで
きる。絶縁膜420を剥離する界面、具体的には剥離層463と絶縁膜420との界面に
液体を浸透させることによって、第1の素子層410に与えられる剥離に伴い発生する静
電気等の影響を抑制することができる。
参照)。
着剤464と仮支持基板466を取り除く(図23(D)参照)。
除去すると好ましい。
05と、第2の基板405上の接着層412と、接着層412上の絶縁膜440と、第2
の素子層411と、を形成する。その後、第1の素子層410と第2の素子層411の間
に、封止層432を充填し、第1の素子層410と第2の素子層411と、を貼り合わせ
る。
cuit)を貼り付ける。必要があればICチップなどを実装させてもよい。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
る。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC-OS(C Axis Aligned
Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶酸化物半
導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。
導体とに分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC-O
S、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体などがある。
まずは、CAAC-OSについて説明する。なお、CAAC-OSを、CANC(C-A
xis Aligned nanocrystals)を有する酸化物半導体と呼ぶこと
もできる。
導体の一つである。
scope)によって、CAAC-OSの明視野像と回折パターンとの複合解析像(高分
解能TEM像ともいう。)を観察すると、複数のペレットを確認することができる。一方
、高分解能TEM像ではペレット同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバウンダリーとも
いう。)を明確に確認することができない。そのため、CAAC-OSは、結晶粒界に起
因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
試料面と略平行な方向から観察したCAAC-OSの断面の高分解能TEM像を示す。高
分解能TEM像の観察には、球面収差補正(Spherical Aberration
Corrector)機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高分解能TEM像を、
特にCs補正高分解能TEM像と呼ぶ。Cs補正高分解能TEM像の取得は、例えば、日
本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡JEM-ARM200Fなどによって行うこ
とができる。
図24(B)より、ペレットにおいて、金属原子が層状に配列していることを確認できる
。金属原子の各層の配列は、CAAC-OSの膜を形成する面(被形成面ともいう。)ま
たは上面の凹凸を反映しており、CAAC-OSの被形成面または上面と平行となる。
は、特徴的な原子配列を、補助線で示したものである。図24(B)および図24(C)
より、ペレット一つの大きさは1nm以上3nm以下程度であり、ペレットとペレットと
の傾きにより生じる隙間の大きさは0.8nm程度であることがわかる。したがって、ペ
レットを、ナノ結晶(nc:nanocrystal)と呼ぶこともできる。
ト6100の配置を模式的に示すと、レンガまたはブロックが積み重なったような構造と
なる(図24(D)参照。)。図24(C)で観察されたペレットとペレットとの間で傾
きが生じている箇所は、図24(D)に示す領域6161に相当する。
補正高分解能TEM像を示す。図25(A)の領域(1)、領域(2)および領域(3)
を拡大したCs補正高分解能TEM像を、それぞれ図25(B)、図25(C)および図
25(D)に示す。図25(B)、図25(C)および図25(D)より、ペレットは、
金属原子が三角形状、四角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかし
ながら、異なるペレット間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
AC-OSについて説明する。例えば、InGaZnO4の結晶を有するCAAC-OS
に対し、out-of-plane法による構造解析を行うと、図26(A)に示すよう
に回折角(2θ)が31°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、InGaZ
nO4の結晶の(009)面に帰属されることから、CAAC-OSの結晶がc軸配向性
を有し、c軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。
近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れる場合がある。2θが36°近
傍のピークは、CAAC-OS中の一部に、c軸配向性を有さない結晶が含まれることを
示している。より好ましいCAAC-OSは、out-of-plane法による構造解
析では、2θが31°近傍にピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さない。
e法による構造解析を行うと、2θが56°近傍にピークが現れる。このピークは、In
GaZnO4の結晶の(110)面に帰属される。CAAC-OSの場合は、2θを56
°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)として試料を回転させながら分析(
φスキャン)を行っても、図26(B)に示すように明瞭なピークは現れない。これに対
し、InGaZnO4の単結晶酸化物半導体であれば、2θを56°近傍に固定してφス
キャンした場合、図26(C)に示すように(110)面と等価な結晶面に帰属されるピ
ークが6本観察される。したがって、XRDを用いた構造解析から、CAAC-OSは、
a軸およびb軸の配向が不規則であることが確認できる。
nO4の結晶を有するCAAC-OSに対し、試料面に平行にプローブ径が300nmの
電子線を入射させると、図27(A)に示すような回折パターン(制限視野透過電子回折
パターンともいう。)が現れる場合がある。この回折パターンには、InGaZnO4の
結晶の(009)面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子回折によっても、
CAAC-OSに含まれるペレットがc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ
径が300nmの電子線を入射させたときの回折パターンを図27(B)に示す。図27
(B)より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、電子回折によっても、
CAAC-OSに含まれるペレットのa軸およびb軸は配向性を有さないことがわかる。
なお、図27(B)における第1リングは、InGaZnO4の結晶の(010)面およ
び(100)面などに起因すると考えられる。また、図27(B)における第2リングは
(110)面などに起因すると考えられる。
としては、例えば、不純物に起因する欠陥や、酸素欠損などがある。したがって、CAA
C-OSは、不純物濃度の低い酸化物半導体ということもできる。また、CAAC-OS
は、酸素欠損の少ない酸化物半導体ということもできる。
る場合がある。また、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップとなる場合や、水
素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。
元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素
との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を
乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二
酸化炭素などは、原子半径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体の原子配列を
乱し、結晶性を低下させる要因となる。
ることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸
化物半導体と呼ぶ。CAAC-OSは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い。即ち、
高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体となりやすい。したがって、CAA
C-OSを用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリー
オンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性な酸
化物半導体は、キャリアトラップが少ない。酸化物半導体のキャリアトラップに捕獲され
た電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことが
ある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体を用いたトランジ
スタは、電気特性が不安定となる場合がある。一方、CAAC-OSを用いたトランジス
タは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。
リアが、欠陥準位に捕獲されることが少ない。したがって、CAAC-OSを用いたトラ
ンジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。
次に、微結晶酸化物半導体について説明する。
と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体に含
まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大きさで
あることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の微結晶
であるナノ結晶を有する酸化物半導体を、nc-OS(nanocrystalline
Oxide Semiconductor)と呼ぶ。nc-OSは、例えば、高分解能
TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、CAAC
-OSにおけるペレットと起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではnc-O
Sの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OSは、異なるペレ
ット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。した
がって、nc-OSは、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合
がある。例えば、nc-OSに対し、ペレットよりも大きい径のX線を用いるXRD装置
を用いて構造解析を行うと、out-of-plane法による解析では、結晶面を示す
ピークが検出されない。また、nc-OSに対し、ペレットよりも大きいプローブ径(例
えば50nm以上)の電子線を用いる電子回折(制限視野電子回折ともいう。)を行うと
、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc-OSに対し、ペレッ
トの大きさと近いかペレットより小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折
を行うと、スポットが観測される。また、nc-OSに対しナノビーム電子回折を行うと
、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リン
グ状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
OSを、RANC(Random Aligned nanocrystals)を有す
る酸化物半導体、またはNANC(Non-Aligned nanocrystals
)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
nc-OSは、非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、nc-OS
は、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc-OSは、CA
AC-OSと比べて欠陥準位密度が高くなる。
次に、非晶質酸化物半導体について説明する。
半導体である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体が一例である。
ane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半導
体に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半導体
に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンのみが観
測される。
さない構造を完全な非晶質構造(completely amorphous stru
cture)と呼ぶ場合がある。また、最近接原子間距離または第2近接原子間距離まで
秩序性を有し、かつ長距離秩序性を有さない構造を非晶質構造と呼ぶ場合もある。したが
って、最も厳格な定義によれば、僅かでも原子配列に秩序性を有する酸化物半導体を非晶
質酸化物半導体と呼ぶことはできない。また、少なくとも、長距離秩序性を有する酸化物
半導体を非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。よって、結晶部を有することから、
例えば、CAAC-OSおよびnc-OSを、非晶質酸化物半導体または完全な非晶質酸
化物半導体と呼ぶことはできない。
なお、酸化物半導体は、nc-OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する場合があ
る。そのような構造を有する酸化物半導体を、特に非晶質ライク酸化物半導体(a-li
ke OS:amorphous-like Oxide Semiconductor
)と呼ぶ。
場合がある。また、高分解能TEM像において、明確に結晶部を確認することのできる領
域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。
OSが、CAAC-OSおよびnc-OSと比べて不安定な構造であることを示すため
、電子照射による構造の変化を示す。
備する。いずれの試料もIn-Ga-Zn酸化物である。
は、いずれも結晶部を有することがわかる。
InGaZnO4の結晶の単位格子は、In-O層を3層有し、またGa-Zn-O層を
6層有する、計9層がc軸方向に層状に重なった構造を有することが知られている。これ
らの近接する層同士の間隔は、(009)面の格子面間隔(d値ともいう。)と同程度で
あり、結晶構造解析からその値は0.29nmと求められている。したがって、格子縞の
間隔が0.28nm以上0.30nm以下である箇所を、InGaZnO4の結晶部と見
なすことができる。なお、格子縞は、InGaZnO4の結晶のa-b面に対応する。
。ただし、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている。図28より、a-lik
e OSは、電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。具体的
には、図28中に(1)で示すように、TEMによる観察初期においては1.2nm程度
の大きさだった結晶部(初期核ともいう。)が、累積照射量が4.2×108e-/nm
2においては2.6nm程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、nc-OS
およびCAAC-OSは、電子照射開始時から電子の累積照射量が4.2×108e-/
nm2までの範囲で、結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。具体的には、図
28中の(2)および(3)で示すように、電子の累積照射量によらず、nc-OSおよ
びCAAC-OSの結晶部の大きさは、それぞれ1.4nm程度および2.1nm程度で
あることがわかる。
る。一方、nc-OSおよびCAAC-OSは、電子照射による結晶部の成長がほとんど
見られないことがわかる。即ち、a-like OSは、nc-OSおよびCAAC-O
Sと比べて、不安定な構造であることがわかる。
て密度の低い構造である。具体的には、a-like OSの密度は、同じ組成の単結晶
の密度の78.6%以上92.3%未満となる。また、nc-OSの密度およびCAAC
-OSの密度は、同じ組成の単結晶の密度の92.3%以上100%未満となる。単結晶
の密度の78%未満となる酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。
面体晶構造を有する単結晶InGaZnO4の密度は6.357g/cm3となる。よっ
て、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において
、a-like OSの密度は5.0g/cm3以上5.9g/cm3未満となる。また
、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において、
nc-OSの密度およびCAAC-OSの密度は5.9g/cm3以上6.3g/cm3
未満となる。
単結晶を組み合わせることにより、任意の組成における単結晶に相当する密度を見積もる
ことができる。任意の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせ
る割合に対して、加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない
種類の単結晶を組み合わせて見積もることが好ましい。
お、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、a-like OS、微結晶酸化物
半導体、CAAC-OSのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
以下では、CAAC-OSおよびnc-OSの成膜モデルの一例について説明する。
室内の模式図である。
してターゲット6130と向かい合う位置には、複数のマグネットが配置される。該複数
のマグネットによって磁場が生じている。マグネットの磁場を利用して成膜速度を高める
スパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法と呼ばれる。
ーゲット-基板間距離(T-S間距離)ともいう。)は0.01m以上1m以下、好まし
くは0.02m以上0.5m以下とする。成膜室内は、ほとんどが成膜ガス(例えば、酸
素、アルゴン、または酸素を5体積%以上の割合で含む混合ガス)で満たされ、0.01
Pa以上100Pa以下、好ましくは0.1Pa以上10Pa以下に制御される。ここで
、ターゲット6130に一定以上の電圧を印加することで、放電が始まり、プラズマが確
認される。なお、ターゲット6130の近傍には磁場によって、高密度プラズマ領域が形
成される。高密度プラズマ領域では、成膜ガスがイオン化することで、イオン6101が
生じる。イオン6101は、例えば、酸素の陽イオン(O+)やアルゴンの陽イオン(A
r+)などである。
晶粒には劈開面が含まれる。図30(A)に、一例として、ターゲット6130に含まれ
るInGaZnO4の結晶の構造を示す。なお、図30(A)は、b軸に平行な方向から
InGaZnO4の結晶を観察した場合の構造である。図30(A)より、近接する二つ
のGa-Zn-O層において、それぞれの層における酸素原子同士が近距離に配置されて
いることがわかる。そして、酸素原子が負の電荷を有することにより、近接する二つのG
a-Zn-O層の間には斥力が生じる。その結果、InGaZnO4の結晶は、近接する
二つのGa-Zn-O層の間に劈開面を有する。
速され、やがてターゲット6130と衝突する。このとき、劈開面から平板状またはペレ
ット状のスパッタ粒子であるペレット6100aおよびペレット6100bが剥離し、叩
き出される。なお、ペレット6100aおよびペレット6100bは、イオン6101の
衝突の衝撃によって、構造に歪みが生じる場合がある。
のスパッタ粒子である。また、ペレット6100bは、六角形、例えば正六角形の平面を
有する平板状またはペレット状のスパッタ粒子である。なお、ペレット6100aおよび
ペレット6100bなどの平板状またはペレット状のスパッタ粒子を総称してペレット6
100と呼ぶ。ペレット6100の平面の形状は、三角形、六角形に限定されない、例え
ば、三角形が複数個合わさった形状となる場合がある。例えば、三角形(例えば、正三角
形)が2個合わさった四角形(例えば、ひし形)となる場合もある。
ペレット6100の厚さは、均一にすることが好ましい。また、スパッタ粒子は厚みのな
いペレット状である方が、厚みのあるサイコロ状であるよりも好ましい。例えば、ペレッ
ト6100は、厚さを0.4nm以上1nm以下、好ましくは0.6nm以上0.8nm
以下とする。また、例えば、ペレット6100は、幅を1nm以上3nm以下、好ましく
は1.2nm以上2.5nm以下とする。ペレット6100は、上述の図28中の(1)
で説明した初期核に相当する。例えば、In-Ga-Zn酸化物を有するターゲット61
30にイオン6101を衝突させると、図30(B)に示すように、Ga-Zn-O層、
In-O層およびGa-Zn-O層の3層を有するペレット6100が剥離する。図30
(C)に、剥離したペレット6100をc軸に平行な方向から観察した構造を示す。ペレ
ット6100は、二つのGa-Zn-O層(パン)と、In-O層(具)と、を有するナ
ノサイズのサンドイッチ構造と呼ぶこともできる。
。ペレット6100は、例えば、側面に位置する酸素原子が負に帯電する可能性がある。
側面が同じ極性の電荷を有することにより、電荷同士の反発が起こり、平板状またはペレ
ット状の形状を維持することが可能となる。なお、CAAC-OSが、In-Ga-Zn
酸化物である場合、インジウム原子と結合した酸素原子が負に帯電する可能性がある。ま
たは、インジウム原子、ガリウム原子または亜鉛原子と結合した酸素原子が負に帯電する
可能性がある。また、ペレット6100は、プラズマを通過する際に、プラズマ中のイン
ジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子および酸素原子などと結合することで成長する場合
がある。上述の図28中の(2)と(1)の大きさの違いが、プラズマ中での成長分に相
当する。ここで、基板6120が室温程度である場合、基板6120上におけるペレット
6100の成長が起こりにくいためnc-OSとなる(図29(B)参照。)。室温程度
で成膜できることから、基板6120が大面積である場合でもnc-OSの成膜が可能で
ある。なお、ペレット6100をプラズマ中で成長させるためには、スパッタリング法に
おける成膜電力を高くすることが有効である。成膜電力を高くすることで、ペレット61
00の構造を安定にすることができる。
中を凧のように飛翔し、ひらひらと基板6120上まで舞い上がっていく。ペレット61
00は電荷を帯びているため、ほかのペレット6100が既に堆積している領域が近づく
と、斥力が生じる。ここで、基板6120の上面では、基板6120の上面に平行な向き
の磁場(水平磁場ともいう。)が生じている。また、基板6120およびターゲット61
30間には、電位差が与えられるため、基板6120からターゲット6130に向かう方
向に電流が流れる。したがって、ペレット6100は、基板6120の上面において、磁
場および電流の作用によって、力(ローレンツ力)を受ける。このことは、フレミングの
左手の法則によって理解できる。
を移動するためには何らかの力を外部から印加することが重要となる。その力の一つが磁
場および電流の作用で生じる力である可能性がある。なお、ペレット6100に、基板6
120の上面を移動するために十分な力を与えるには、基板6120の上面において、基
板6120の上面に平行な向きの磁場が10G以上、好ましくは20G以上、さらに好ま
しくは30G以上、より好ましくは50G以上となる領域を設けるとよい。または、基板
6120の上面において、基板6120の上面に平行な向きの磁場が、基板6120の上
面に垂直な向きの磁場の1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上
、より好ましくは5倍以上となる領域を設けるとよい。
よって、基板6120の上面における水平磁場の向きは変化し続ける。したがって、基板
6120の上面において、ペレット6100は、様々な方向から力を受け、様々な方向へ
移動することができる。
と基板6120との間で摩擦などによる抵抗が小さい状態となっている。その結果、ペレ
ット6100は、基板6120の上面を滑空するように移動する。ペレット6100の移
動は、平板面を基板6120に向けた状態で起こる。その後、既に堆積しているほかのペ
レット6100の側面まで到達すると、側面同士が結合する。このとき、ペレット610
0の側面にある酸素原子が脱離する。脱離した酸素原子によって、CAAC-OS中の酸
素欠損が埋まる場合があるため、欠陥準位密度の低いCAAC-OSとなる。なお、基板
6120の上面の温度は、例えば、100℃以上500℃未満、150℃以上450℃未
満、または170℃以上400℃未満とすればよい。したがって、基板6120が大面積
である場合でもCAAC-OSの成膜は可能である。
イオン6101の衝突で生じた構造の歪みが緩和される。歪みの緩和されたペレット61
00は、ほとんど単結晶となる。ペレット6100がほとんど単結晶となることにより、
ペレット6100同士が結合した後に加熱されたとしても、ペレット6100自体の伸縮
はほとんど起こり得ない。したがって、ペレット6100間の隙間が広がることで結晶粒
界などの欠陥を形成し、クレバス化することがない。
ペレット6100(ナノ結晶)の集合体がレンガまたはブロックが積み重なったような配
列をしている。また、ペレット6100同士の間には結晶粒界を有さない。そのため、成
膜時の加熱、成膜後の加熱または曲げなどで、CAAC-OSに縮みなどの変形が生じた
場合でも、局部応力を緩和する、または歪みを逃がすことが可能である。したがって、可
とう性を有する半導体装置に用いることに適した構造である。なお、nc-OSは、ペレ
ット6100(ナノ結晶)が無秩序に積み重なったような配列となる。
、酸化亜鉛などが剥離する場合がある。酸化亜鉛はペレット6100よりも軽量であるた
め、先に基板6120の上面に到達する。そして、0.1nm以上10nm以下、0.2
nm以上5nm以下、または0.5nm以上2nm以下の酸化亜鉛層6102を形成する
。図31に断面模式図を示す。
6105bと、が堆積する。ここで、ペレット6105aとペレット6105bとは、互
いに側面が接するように配置している。また、ペレット6105cは、ペレット6105
b上に堆積した後、ペレット6105b上を滑るように移動する。また、ペレット610
5aの別の側面において、酸化亜鉛とともにターゲットから剥離した複数の粒子6103
が、基板6120からの加熱により結晶化し、領域6105a1を形成する。なお、複数
の粒子6103は、酸素、亜鉛、インジウムおよびガリウムなどを含む可能性がある。
し、ペレット6105a2となる。また、ペレット6105cは、その側面がペレット6
105bの別の側面と接するように配置する。
およびペレット6105b上に堆積した後、ペレット6105a2上およびペレット61
05b上を滑るように移動する。また、ペレット6105cの別の側面に向けて、さらに
ペレット6105eが酸化亜鉛層6102上を滑るように移動する。
5a2の側面と接するように配置する。また、ペレット6105eは、その側面がペレッ
ト6105cの別の側面と接するように配置する。また、ペレット6105dの別の側面
において、酸化亜鉛とともにターゲット6130から剥離した複数の粒子6103が基板
6120からの加熱により結晶化し、領域6105d1を形成する。
長が起こることで、基板6120上にCAAC-OSが形成される。したがって、CAA
C-OSは、nc-OSよりも一つ一つのペレットが大きくなる。上述の図28中の(3
)と(2)の大きさの違いが、堆積後の成長分に相当する。
る場合がある。一つの大きなペレットは、単結晶構造を有する。例えば、ペレットの大き
さが、上面から見て10nm以上200nm以下、15nm以上100nm以下、または
20nm以上50nm以下となる場合がある。このとき、微細なトランジスタに用いる酸
化物半導体において、チャネル形成領域が一つの大きなペレットに収まる場合がある。即
ち、単結晶構造を有する領域をチャネル形成領域として用いることができる。また、ペレ
ットが大きくなることで、単結晶構造を有する領域をトランジスタのチャネル形成領域、
ソース領域およびドレイン領域として用いることができる場合がある。
れることによって、トランジスタの周波数特性を高くすることができる場合がある。
れる。被形成面が結晶構造を有さない場合においても、CAAC-OSの成膜が可能であ
ることから、エピタキシャル成長とは異なる成長機構であることがわかる。また、CAA
C-OSは、レーザ結晶化が不要であり、大面積のガラス基板などであっても均一な成膜
が可能である。例えば、基板6120の上面(被形成面)の構造が非晶質構造(例えば非
晶質酸化シリコン)であっても、CAAC-OSを成膜することは可能である。
の形状に沿ってペレット6100が配列することがわかる。例えば、基板6120の上面
が原子レベルで平坦な場合、ペレット6100はa-b面と平行な平面である平板面を下
に向けて並置する。ペレット6100の厚さが均一である場合、厚さが均一で平坦、かつ
高い結晶性を有する層が形成される。そして、当該層がn段(nは自然数。)積み重なる
ことで、CAAC-OSを得ることができる。
0が凹凸に沿って並置した層がn段(nは自然数。)積み重なった構造となる。基板61
20が凹凸を有するため、CAAC-OSは、ペレット6100間に隙間が生じやすい場
合がある。ただし、この場合でも、ペレット6100間で分子間力が働き、凹凸があって
もペレット間の隙間はなるべく小さくなるように配列する。したがって、凹凸があっても
高い結晶性を有するCAAC-OSとすることができる。
ペレット状である方が好ましい。なお、スパッタ粒子が厚みのあるサイコロ状である場合
、基板6120上に向ける面が一定とならず、厚さや結晶の配向を均一にできない場合が
ある。
を有するCAAC-OSを得ることができる。
次いで、液晶表示装置を例に挙げて、本発明の一態様にかかる半導体装置の外観について
、図32を用いて説明する。図32は、基板4001と基板4006とを封止材4005
によって接着させた液晶表示装置の上面図である。また、図33は、図32の破線C1-
C2における断面図に相当する。
、封止材4005が設けられている。また、画素部4002、駆動回路4004の上に基
板4006が設けられている。よって、画素部4002と、駆動回路4004とは、基板
4001と封止材4005と基板4006とによって封止されている。
動回路4003が実装されている。
を複数有している。図33では、画素部4002に含まれるトランジスタ4010を例示
している。トランジスタ4010上には、絶縁膜4020及び絶縁膜4021が、順に積
層するように設けられており、トランジスタ4010は、絶縁膜4020及び絶縁膜40
21に設けられた開口部において、絶縁膜4021上の画素電極4022に接続されてい
る。
電極4060が設けられている。そして、基板4001と基板4006の間には、画素電
極4022と共通電極4060の間に挟まれるように、液晶層4028が設けられている
。液晶素子4023は、画素電極4022、共通電極4060、及び液晶層4028を有
する。
に従って、液晶層4028に含まれる液晶分子の配向が変化し、透過率が変化する。よっ
て、液晶素子4023は、画素電極4022に与えられる画像信号の電位によって、その
透過率が制御されることで、階調を表示することができる。
いて除去されている。そして、絶縁膜4020の除去されている領域において、導電膜4
050が形成されている。導電膜4050と、トランジスタ4010のソースまたはドレ
インとして機能する導電膜とは、一の導電膜をエッチングすることで形成することができ
る。
散された樹脂膜4062が設けられている。導電膜4050は、共通電極4060と、導
電性粒子4061を介して電気的に接続されている。すなわち、共通電極4060と導電
膜4050とは、パネルの端部において、導電性粒子4061を介して電気的に接続され
ていることになる。樹脂膜4062には、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化樹脂を用いる
ことができる。また、導電性粒子4061には、例えば球状の有機樹脂をAuやNi、C
o等の薄膜状の金属で被覆した粒子を用いることができる。
060上に設ける場合、共通電極4060と、導電性粒子4061と、導電膜4050と
を電気的に接続するために、共通電極4060と重なる部分において配向膜を一部除去し
、導電膜4050と重なる部分において配向膜を一部除去すれば良い。
、異なる色相の光を発する複数の光源を順次点灯させることで、カラーの画像を表示して
も良い。
は、引き回し配線4030及び4031を介して、駆動回路4004または画素部400
2に与えられる。
本発明の一態様に係る半導体装置は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録
媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile
Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用
いることができる。その他に、本発明の一態様に係る半導体装置を用いることができる電
子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デ
ジタルスチルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレ
イ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプ
レイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入
れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図34に
示す。
する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部5002またはその他の回路に用いる
ことができる。なお、表示装置には、パーソナルコンピュータ用、TV放送受信用、広告
表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部5102またはその他の回路に
用いることができる。
。本発明の一態様に係る半導体装置に可撓性を有する基板を用いることで、曲面を有する
筐体5701に支持された表示部5702に、当該半導体装置を用いることができる。
表示部5304、マイクロホン5305、スピーカー5306、操作キー5307、スタ
イラス5308等を有する。本発明の一態様に係る半導体装置は、表示部5303、表示
部5304、またはその他の回路に用いることができる。なお、図34(D)に示した携
帯型ゲーム機は、2つの表示部5303と表示部5304とを有しているが、携帯型ゲー
ム機が有する表示部の数は、これに限定されない。
態様に係る半導体装置は、表示部5602またはその他の回路に用いることができる。そ
して、可撓性を有する基板を用いることで、半導体装置に可撓性を持たせることができる
。
ピーカー5904、カメラ5903、外部接続部5906、操作用のボタン5905が設
けられている。表示部5902またはその他の回路に、本発明の一態様に係る半導体装置
を用いることできる。また、本発明の一態様に係る半導体装置を、可撓性を有する基板に
形成した場合、図34(F)に示すような曲面を有する表示部5902に当該半導体装置
を適用することが可能である。
るドレイン電流ID(A)の値を測定した結果について説明する。
そして、作製されたトランジスタは、チャネル長Lが6μm、チャネル幅Wが3μm、又
は10cm、Lov長は2μmであった。また、チャネル幅方向における、開口部23ま
たは開口部24の端部と、酸化物半導体膜14の端部との距離ΔWを、1.5μmとした
。なお、チャネル幅Wとは、チャネル長に対して垂直な方向における、開口部23または
開口部24の幅に相当する。また、Lov長とは、ソースまたはドレインとして機能する
導電膜と、ゲートとして機能する導電膜とが重なる領域における、チャネル長方向間の距
離を意味する。
ことで得られる導電膜を用いた。絶縁膜13として、膜厚400nmの窒化珪素膜と、膜
厚50nmの酸化窒化珪素膜とを順に積層させることで得られる絶縁膜を用いた。酸化物
半導体膜14として、金属元素の原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1の金属酸化物
で構成されるターゲットを用いることで形成された、膜厚35nmのIn-Ga-Zn酸
化物半導体膜を用いた。導電膜16及び導電膜17として、膜厚35nmのチタン膜と、
膜厚200nmの銅膜とを順に積層させることで得られる導電膜を用いた。絶縁膜20a
として、厚さ50nmの酸化窒化珪素膜を用いた。絶縁膜20bとして、厚さ400nm
の酸化窒化珪素膜を用いた。絶縁膜21として、厚さ100nmの窒化珪素膜を用いた。
測定した結果を、図35に示す。
膜を低抵抗化させることで得られる金属酸化物膜の、抵抗率について調べた。酸化物半導
体膜として、In:Ga:Zn=1:1:1の金属酸化物で構成されるターゲットを用い
て形成されたIn-Ga-Zn酸化物半導体膜を用い、窒化物絶縁膜として窒化珪素膜を
用いた場合、In-Ga-Zn酸化物半導体膜を低抵抗化させることで得られる金属酸化
物膜の抵抗率は、およそ7.0×10-3[Ω・cm]であると見積もられた。
a-Zn酸化物半導体膜、窒化珪素膜を順に積層させることで得られる試料の、透過率の
波長依存性を示す。なお、In-Ga-Zn酸化物半導体膜は、In:Ga:Zn=1:
1:1の金属酸化物で構成されるターゲットを用いて形成されており、その膜厚は35n
mとした。窒化珪素膜は、成膜時の基板温度を350℃とし、その膜厚は100nmとし
た。図36に示すように、上記試料の可視光領域である380nm乃至770nmの透過
率は、70%以上であることが分かった。
装置の画素30は、図9(A)に示す断面図と同じ構造を有するものとした。下記の表1
に、試作した液晶表示装置の仕様を示す。
C2 容量素子
CLK1 信号
CLK2 信号
CLK3 信号
CLK4 信号
GL1 配線
M1 トランジスタ
M2 トランジスタ
M3 トランジスタ
M4 トランジスタ
M5 トランジスタ
M6 トランジスタ
M7 トランジスタ
M8 トランジスタ
M9 トランジスタ
M10 トランジスタ
M11 トランジスタ
M12 トランジスタ
M13 トランジスタ
M14 トランジスタ
M15 トランジスタ
PWC1 信号
SL1 配線
T1 配線
T2 配線
T3 配線
T4 配線
T5 配線
T6 配線
T7 配線
T8 配線
T9 配線
10 トランジスタ
10A トランジスタ
10B トランジスタ
10D トランジスタ
10P トランジスタ
11 基板
12 導電膜
12A 導電膜
12B 導電膜
13 絶縁膜
14 酸化物半導体膜
14A 酸化物半導体膜
14B 酸化物半導体膜
15 絶縁膜
15a 絶縁膜
15b 絶縁膜
16 導電膜
16A 導電膜
16B 導電膜
17 導電膜
17A 導電膜
17B 導電膜
18 領域
19 端部
20 絶縁膜
20a 絶縁膜
20b 絶縁膜
21 絶縁膜
22 導電膜
22A 導電膜
23 開口部
23A 開口部
23B 開口部
24 開口部
24A 開口部
24B 開口部
25 開口部
30 画素
31 容量素子
32 金属酸化物膜
32a 酸化物半導体膜
33 導電膜
34 開口部
35 開口部
36 開口部
37 導電膜
38 配向膜
40 基板
41 遮蔽膜
42 着色層
43 樹脂膜
44 導電膜
45 配向膜
46 液晶層
50 導電膜
51 導電膜
52 開口部
53 開口部
54 導電膜
55 開口部
60 開口部
61 絶縁膜
70 表示装置
71 画素部
72 駆動回路
73 駆動回路
74 液晶素子
76 トランジスタ
77 トランジスタ
78 容量素子
79 発光素子
360 接続電極
380 異方性導電膜
400 表示装置
401 基板
405 基板
410 素子層
411 素子層
412 接着層
418 接着層
420 絶縁膜
432 封止層
440 絶縁膜
462 基板
463 剥離層
464 剥離用接着剤
466 仮支持基板
468 レーザ光
4001 基板
4002 画素部
4003 駆動回路
4004 駆動回路
4005 封止材
4006 基板
4010 トランジスタ
4018 FPC
4020 絶縁膜
4021 絶縁膜
4022 画素電極
4023 液晶素子
4028 液晶層
4030 配線
4050 導電膜
4059 樹脂膜
4060 共通電極
4061 導電性粒子
4062 樹脂膜
5001 筐体
5002 表示部
5003 支持台
5101 筐体
5102 表示部
5103 操作キー
5301 筐体
5302 筐体
5303 表示部
5304 表示部
5305 マイクロホン
5306 スピーカー
5307 操作キー
5308 スタイラス
5601 筐体
5602 表示部
5701 筐体
5702 表示部
5901 筐体
5902 表示部
5903 カメラ
5904 スピーカー
5905 ボタン
5906 外部接続部
5907 マイク
6100 ペレット
6100a ペレット
6100b ペレット
6101 イオン
6102 酸化亜鉛層
6103 粒子
6105a ペレット
6105a1 領域
6105a2 ペレット
6105b ペレット
6105c ペレット
6105d ペレット
6105d1 領域
6105e ペレット
6120 基板
6130 ターゲット
6161 領域
Claims (4)
- 第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の第1の酸化物半導体膜と、
前記第1の絶縁膜上の第2の酸化物半導体膜と、
前記第1の酸化物半導体膜上の第2の導電膜及び第3の導電膜と、
前記第2の導電膜上、かつ、前記第3の導電膜上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の画素電極と、
を有し、
前記第1の導電膜は、前記第1の絶縁膜を介して前記第1の酸化物半導体膜全体と重なる領域を有し、
前記第2の絶縁膜は、第1の開口部及び第2の開口部を有し、
前記第2の導電膜は、前記第1の酸化物半導体膜と前記第1の開口部を介して電気的に接続され、
前記第3の導電膜は、前記第1の酸化物半導体膜と前記第2の開口部を介して電気的に接続され、
前記画素電極は、前記第3の導電膜と電気的に接続され、
前記第2の酸化物半導体膜は、前記第2の絶縁膜を介して前記画素電極と重なる第1の領域を有し、
前記第1の酸化物半導体膜は、In、Ga、及びZnを主成分として含み、
前記第2の酸化物半導体膜は、In、Ga、及びZnを主成分として含み、
前記第1の領域は、前記第1の酸化物半導体膜のチャネル形成領域よりも導電性が高く、
前記画素電極と前記第1の領域との間には容量が形成され、
前記第2の酸化物半導体膜と電気的に接続される第4の導電膜を有し、
前記第4の導電膜は、前記第2の酸化物半導体膜に電位を供給する配線として機能し、
前記画素電極と前記第1の領域とが重なる領域は、前記第4の導電膜と重なりを有さない半導体装置。 - 第1の導電膜と、
前記第1の導電膜上の第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上の第1の酸化物半導体膜と、
前記第1の絶縁膜上の第2の酸化物半導体膜と、
前記第1の酸化物半導体膜上の第2の導電膜及び第3の導電膜と、
前記第2の導電膜上、かつ、前記第3の導電膜上の第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上の画素電極と、
を有し、
前記第1の導電膜は、前記第1の絶縁膜を介して前記第1の酸化物半導体膜全体と重なる領域を有し、
前記第2の絶縁膜は、第1の開口部及び第2の開口部を有し、
前記第2の導電膜は、前記第1の酸化物半導体膜と前記第1の開口部を介して電気的に接続され、
前記第3の導電膜は、前記第1の酸化物半導体膜と前記第2の開口部を介して電気的に接続され、
前記画素電極は、前記第3の導電膜と電気的に接続され、
前記第2の酸化物半導体膜は、前記第2の絶縁膜を介して前記画素電極と重なる第1の領域を有し、
前記第2の酸化物半導体膜の周縁は、前記第2の絶縁膜と重なりを有し、
前記第1の酸化物半導体膜は、In、Ga、及びZnを主成分として含み、
前記第2の酸化物半導体膜は、In、Ga、及びZnを主成分として含み、
前記第1の領域は、前記第1の酸化物半導体膜のチャネル形成領域よりも導電性が高く、
前記画素電極と前記第1の領域との間には容量が形成され、
前記第2の酸化物半導体膜と電気的に接続される第4の導電膜を有し、
前記第4の導電膜は、前記第2の酸化物半導体膜に電位を供給する配線として機能し、
前記画素電極と前記第1の領域とが重なる領域は、前記第4の導電膜と重なりを有さない半導体装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記第1の酸化物半導体膜は、結晶部を有し、
前記結晶部の大きさは1nm以上10nm以下の大きさである半導体装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記第1の酸化物半導体膜は、結晶部を有し、
前記結晶部の大きさは1nm以上3nm以下の大きさである半導体装置。
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